научный журнал по физике Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа ISSN: 0568-5281

НЕЙЛАНД В. Я., СОКОЛОВ Л. А., ШВЕДЧЕНКО В. В. — 2008 г.

Изучено влияние температурного фактора (отношения температуры тела к температуре торможения набегающего потока) на структуру отрывного течения, которое возникает при обтекании сверхзвуковым потоком вогнутого угла. Выявлено сильное влияние температурного фактора на длину зоны отрыва и на создаваемые потоком аэродинамические характеристики. Показано, что при достаточно больших значениях величины угла такое течение не может описываться теорией свободного взаимодействия, т.е. теорией triple deck.

КУРЯЧИЙ А. П. — 2008 г.

В рамках линейной теории исследуется устойчивость униполярно заряженного электрогидродинамического пограничного слоя на плоской диэлектрической пластине, вдоль которой между расположенными на ней электродами протекает электрический ток. На основе ранее разработанной методологии получено решение стационарной задачи для типичных условий аэродинамического эксперимента при различных значениях электрического тока и разности потенциалов на электродах. В рамках локально-однородного приближения оценено влияние взаимодействия между возмущениями электрических и гидродинамических параметров течения на его устойчивость, которое для рассмотренных условий оказалось несущественным. Показано, что стационарное электрогидродинамическое воздействие на основное течение позволяет получать "разгонные" профили скорости с увеличенными значениями модуля их второй производной в поперечном направлении. Это обеспечивает значительное возрастание значений критического числа Рейнольдса потери устойчивости и сужение диапазона волновых чисел нарастающих возмущений.

МЕЛЕХОВ А. П., РЕВИНА С. В. — 2008 г.

Изучена длинноволновая асимптотика вторичного режима, возникающего при потере устойчивости стационарного пространственно-периодического течения, когда один из периодов стремится к бесконечности (волновое число стремится к нулю), а поток основного течения вдоль длинного периода равен нулю. Показано, что если выполняются некоторые условия невырожденности, то при уменьшении вязкости от основного решения ответвляется автоколебательный режим, причем возможна как мягкая, так и жесткая потеря устойчивости. Для главных членов асимптотики получены явные формулы. Приведены примеры расчета автоколебаний для конкретных течений, исследовано поведение траекторий движения частиц жидкости в автоколебательном режиме, ответвляющемся от основного течения.

ГАНИЕВ Р. Ф., ЖЕБЫНЕВ Д. А., КОРНЕЕВ А. С., УКРАИНСКИЙ Л. Е. — 2008 г.

Предложен новый способ диспергирования газа в жидкости за счет импульсов давления, создаваемых волнами, распространяющимися от гидродинамического генератора колебаний. Созданы и экспериментально исследованы устройства, реализующие данный способ, - волновые диспергаторы. Получены амплитудно-частотные характеристики волновых процессов в дис-пергаторах и функции плотности распределения газовых пузырьков по размерам. Показано, что имеются оптимальные значения давления воды на входе в диспергатор, при которых достигается наименьший размер пузырьков. Средний диаметр газовых пузырьков, создаваемых волновыми диспергаторами в воде на оптимальных режимах работы, составил от 0.3 до 0.6 мм в зависимости от расхода газа.

ГЕРЦЕНШТЕЙН С. Я., ЧЕРТОВСКИХ Р. А. — 2008 г.

Численно исследована генерация магнитного поля конвективными течениями проводящей жидкости во вращающемся плоском слое. Задача рассмотрена в полной трехмерной нелинейной постановке. Изучена последовательность возникающих временных режимов при увеличении числа Тейлора Та от 0 (нет вращения) до 2000 (движение жидкости подавляется быстрым вращением) и фиксированных других параметрах. Найдены интервалы Та, в которых происходят бифуркации, исследованы нарушение и возникновение симметрий в возникающих аттракторах.

СУВОРОВ А. С. — 2008 г.

Представлено исследование трехмерной задачи о движении тонкой пластины в невязкой, тяжелой слабосжимаемой жидкости. Силы поверхностного натяжения не учитываются. Пластина движется прямолинейно под поверхностью жидкости бесконечной глубины с постоянной скоростью и колеблется с заданной частотой. Потенциал пульсирующего диполя получается из решения уравнения Эйлера и неразрывности с учетом условий на свободной поверхности (линейная теория малых волн) и условий на бесконечности. Функция плотности распределения слоя диполей находится из граничных условий на поверхности пластины. Получены формулы для вычисления дальнего акустического поля. Выполнены расчеты для квадратной пластины.

БУКРЕЕВ В. И. — 2008 г.

Приведены результаты опытов, в которых волна вида бора с различной формой переднего фронта распространялась сначала над ровным горизонтальным дном, затем над повышающимся дном, затем снова над горизонтальным участком дна и отражалась от вертикальной стенки. Показано, что наибольшая сила удара имеет место в том случае, когда обрушение переднего фронта волны происходит непосредственно на подходе к стенке. Эта сила многократно превышает силу удара гладких волн или волн, обрушившихся, не доходя до стенки.

СМИРНОВ Н. Н., ТАГИРОВА В. Р. — 2008 г.

Исследована задача о формировании трещины газового разрыва в пористой среде. Рассмотрено безынерционное течение вязкого политропного газа вдоль трещины. Предположение о малой ширине трещины относительно ее высоты и длины позволяет принять гипотезу вертикальных плоских сечений, на основе которой зависимость давления газа внутри трещины от ее ширины сводится к линейному закону. Окружающий трещину грунт изначально пропитан нефтесодержа-щей жидкостью. При разрыве пласта газ проникает в толщу грунта и вытесняет жидкость. Построена замкнутая система уравнений, описывающая эволюцию раскрытия трещины, глубины проникания газа в пласт и скорости газа внутри трещины. Рассмотрены предельные режимы просачивания газа в окружающий пласт, для каждого из которых представлено однопараметриче-ское семейство автомодельных решений системы. В окрестности носика трещины исследована асимптотика решения и получены аналитические выражения для длины трещины. Приведено сравнение решения задачи о газовом разрыве с задачей гидроразрыва в аналогичной постановке в рамках гипотезы плоских сечений.

ВОЛОВ Д. Б. — 2008 г.

Рассмотрена задача передачи энергии излучения в баллистических устройствах сжатия излучающего газа. Для составления математических моделей данных устройств использован алгоритм разбиения термодинамической системы на секции с рассмотрением взаимосвязей полисекционной системы. Определены условия применимости термодинамического подхода к описанию процессов в баллистическом плазмотроне. Показано, что в большинстве практически важных задач потери в межсекционных каналах незначительны по сравнению с потерями в секциях, и ими можно пренебречь.

2008

ЦЫПКИН Г. Г. — 2008 г.

Рассматривается инжекция воды, содержащей растворенную примесь, в высокотемпературный геотермальный резервуар, насыщенный перегретым паром. За фронтом испарения, на котором примесь выпадает в осадок, образуется фронт растворения, разделяющий области с начальной концентрацией и концентрацией насыщенного раствора, сосуществующего с твердой фазой соли. Найдено, что автомодельное решение задачи с двумя неизвестными подвижными границами является двузначным. При изменении параметров, начальных и граничных условий решения могут сближаться, а при некоторых критических значениях сливаются. В надкритической области автомодельное решение задачи не существует. Несуществование решения интерпретируется как заполнение пор выпавшей в осадок солью и прекращение движения фаз.

ЕФИМОВ Б. Г., ИВАНОВ В. В., СКВОРЦОВ В. В. — 2008 г.

Исследована картина сверхзвукового течения (М = 2) около поверхности пластины, через которую в ряде точек по нормали к потоку воздуха инжектировались струи пропана. Для инициирования и интенсификации химических реакций использован неравновесный разряд, который создавался между расположенным вдоль потока анодом, поверхностью пластины и установленным на ней интерцептором из металла. Приведены результаты теплеровской визуализации возникавших течений. Спектроскопические исследования показали, что распределение продуктов плазмохими-ческих реакций имело ряд принципиальных различий по сравнению со случаем инжекции пропана вдоль поверхности пластины. Сравнительный анализ для идентичных газодинамических условий эксперимента важен для тестирования расчетных моделей течений реагирующих смесей в сверхзвуковых потоках, в которых для инициирования и стабилизации горения используются электрические разряды.

СИРАЕВ Р. Р., ЯКУШИН В. И. — 2008 г.

Численными методами для модели пористой среды Форцгеймера в приближении Буссинеска изучены структуры конвективных движений и характер теплопередачи в горизонтальном цилиндрическом слое. Обнаружены новые асимметричные решения уравнений конвективной фильтрации. Исследованы их возникновение, области существования и устойчивость. Одно из них представляет собой многовихревую структуру с несимметричными вихрями в приполярной области. Другое несимметричное решение реализуется при больших числах Грасгофа в виде конвективного факела, отклоненного от вертикали. Пороговое значение числа Грасгофа образования асимметричных движений зависит от числа Прандтля и толщины цилиндрического слоя.

ЛАРИНА И. И., РЫКОВ В. А. — 2008 г.

Численным методом на основе модельного кинетического уравнения проведено исследование медленных течений одноатомного газа около кругового цилиндра при малых числах Кнудсена. Для описания движения газа используется новое кинетическое уравнение, из которого строго следуют уравнения сплошной среды для медленных неизотермических течений газа, содержащие температурные напряжения. Показано, что около неравномерно нагретого цилиндра, обтекаемого медленным потоком газа, возникает замкнутая область конвективного движения, если поток набегает на горячую сторону его поверхности. Применение новой модели уравнения Больцмана позволяет исследовать движения газа как в режиме сплошной среды, так и в режиме разреженных течений.

КОЗЛОВ И. И., ПРОКОФЬЕВ В. В., ПУЧКОВ А. А. — 2008 г.

Изучение формирования волновых структур на неустойчивой по Релею-Тейлору границе плоской каверны проведено с помощью скоростной видеосъемки. Показано, что в головной части каверны возникает квазипериодический волновой режим со средней длиной волны близкой к величине, следующей из линейного анализа устойчивости границы каверны. Наблюдения за сценариями разрушения начального режима показали, что они сходны с развитием субгармонической неустойчивостью одномодового режима. Проведена классификация волн по интенсивности их развития. Показано, что закон роста амплитуды крупных волн в среднем хорошо аппроксимируется квадратичной параболой, а общий унос газа из каверны пропорционален квадрату длины каверны. Отмечено наличие масштабного эффекта, который в данном случае в основном сводится к зависимости коэффициента уноса газа от числа Вебера. Показано, что с уменьшением числа Вебера коэффициент уноса газа может заметно возрастать.

ЕРМОЛАЕВ И. А., ЖБАНОВ А. И., ОТПУЩЕННИКОВ С. В. — 2008 г.

Исследованы особенности теплообмена при малоинтенсивной естественной термогравитационной конвекции жидкости в прямоугольной полости, подогреваемой снизу (охлаждаемой сверху). Представлены результаты изучения локальных эффектов конвекции. Выявлены зависимости величины локального перегрева (переохлаждения) от числа Грасгофа и отношения длин сторон полости для одно-, двух- и трехвихревых стационарных движений. Даны оценки границ режимов конвекции.

ВЛАСОВ В. А., КОГАН М. И., НАЛИВАЙКО А. Г. — 2008 г.

Исследовано обтекание профиля с мини-щитком, расположенным на нижней или верхней поверхности крыла. Результаты получены путем измерения распределения давления по поверхности профиля и действующих на него сил при числах М = 0.1-0.8, Re = 0.6-3.8 106. Показано, что в отличие от известных устройств (щитки Гарнея, затупленная задняя кромка), управляющих течением в окрестности задней кромки профиля, мини-щиток, установленный на нижней поверхности, создает перетекание газа с верхней поверхности на нижнюю, обтекая острую кромку. При этом он существенно меняет картину течения не только вблизи задней кромки, но и всего профиля крыла. Перераспределение давления по всему профилю позволяет увеличивать или уменьшать подъемную силу крыла. Благодаря малому шарнирному моменту мини-щиток может служить эффективным малоинерционным органом управления обтеканием крыла.

БОРОНИН С. А. — 2008 г.

В рамках двухскоростного подхода предложен вариант модели гетерогенной среды, учитывающий конечную объемную долю включений при условии малого, но конечного рассогласования скоростей фаз. В межфазном обмене импульсом учтена сила Стокса с поправкой на конечность объемной доли частиц в форме Бринкмана. Вязкость суспензии зависит от объемной доли частиц по формуле Эйнштейна. В рамках построенной модели рассмотрена постановка задачи о линейной устойчивости плоскопараллельных течений двухфазных сред. В качестве примера исследована устойчивость течения суспензии в плоском канале. Система уравнений относительно малых возмущений с граничными условиями сведена к задаче на собственные значения для обыкновенного дифференциального уравнения четвертого порядка. С помощью метода ортогонализации проведено численное исследование зависимости критического числа Рейнольдса от определяющих безразмерных параметров задачи. Показано, что учет конечной объемной доли включений существенно влияет на границу ламинарно-турбулентного перехода.

ЕРЕЗА А. Г., ЕРМАК Ю. И., ЖИРНИКОВ Б. Л., КУДИН О. К., ЛЕЙТЕС Е. А., НЕЙЛАНД В. Я., НЕСТЕРОВ Ю. Н., ПЛЯШЕЧНИК В. И. — 2008 г.

Представлены данные о методике и результатах исследования рециркуляции газов в донной области носителя на основе измерения концентраций химических веществ на модели при испытаниях в аэродинамической трубе. Реактивные струи двигателей моделировались продуктами сгорания твердого топлива.

НОВОШИНЦЕВ А. В., ШРАГЕР Г. Р., ЯКУТЕНОК В. А. — 2008 г.

Представлены результаты численного моделирования медленного течения вязкой жидкости со свободными границами при сливе из емкостей с учетом формирования струи. Математическая постановка сформулирована в приближении ползущего движения. Использован численный алгоритм решения задачи для плоского случая на основе непрямого варианта метода граничных элементов. В результате параметрических исследований определены эволюция свободной границы внутри сливной емкости и формы струи в зависимости от определяющих параметров. Выявлены режимы истечения с быстрым образованием воронки и с формированием пленки на стенках емкости. С помощью анализа размерностей показано существование асимптотического режима истечения, что подтверждено результатами расчетов.