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

АЛИМОВ М. М. — 2008 г.

В экспериментах по вытеснению вязких жидкостей в ячейке Хеле-Шоу типа канала иногда наблюдается катастрофический характер конкуренции пальцев, когда два пальца долгое время идут почти вровень, а затем один палец резко подавляет другой. Считается, что это проявление капиллярных сил на межфазной поверхности [1]. С использованием найденного в [2] решения задачи в идеализированной постановке показано, что такой сценарий вполне реализуем и без учета действия капиллярных сил.

ФЕДОРЕЦ А. А. — 2008 г.

Экспериментально показана возможность использования микрокапель, образующих диссипа-тивную структуру - капельный кластер, в качестве трассирующих частиц, локализованных в пограничном слое газа, прилегающем к межфазной поверхности жидкость-газ. Рассмотрены примеры визуализации полей скоростей в пограничном слое, порождаемых как процессами в газовой фазе, так и конвекцией жидкости.

МИРСАЛИМОВ В. М., ФАРАДЖЕВ Р. Г. — 2008 г.

Рассматривается плоская задача с неизвестной границей о развитии двоякопериодической системы полостей в вязких средах при конечных деформациях. Получено решение двоякопериодической задачи о развитии системы одинаковых полостей, центры которых расположены в квадратной и треугольной сетках, в условиях нестационарного медленного течения ньютоновской вязкой жидкости.

ВАГАНОВ А. В., СТОЛЯРОВ Е. П. — 2008 г.

Приведены результаты измерения пульсаций давления под развитым турбулентным пограничным слоем на стенке сопла гиперзвуковой аэродинамической трубы при числе М∞ = 7.5. На основе статистического анализа показано, что турбулентное движение по своему воздействию динамически подобно распространению случайной совокупности волновых пакетов с непрерывным распределением временных и пространственных масштабов. Низкочастотным возмущениям соответствуют крупномасштабные долгоживущие структуры, распространяющиеся со среднестатистической скоростью, близкой к скорости внешнего потока. Непрерывная генерация мелкомасштабных слабо коррелированных возмущений, обеспечивающих поддержание и развитие турбулентности, происходит в основном во внутренней области пограничного слоя. Приведены спектральные оценки мощности, генерируемой турбулентным движением в пристеночной области пограничного слоя.

БОРОВОЙ В. Я., СКУРАТОВ А. С., СТРУМИНСКАЯ И. В. — 2008 г.

Проведено экспериментальное исследование теплообмена на острых и слабо затупленных пластинах в зоне падения косого скачка уплотнения. Эксперименты выполнены при числах Маха М = 6, 8 и 10 в диапазоне числа Рейнольдса от 0.2 106 до 1.3 106, соответствующем переходному (ламинарно-турбулентному) течению в зоне отрыва, генерируемой скачком. Особое внимание уделено малым величинам радиуса затупления г. Установлено, что существует пороговая величина радиуса rth, ограничивающая область его влияния на теплообмен: увеличение r до достижения rth приводит к резкому падению максимального коэффициента теплоотдачи в зоне интерференции, а дальнейшее увеличение r (сверх rth) слабо влияет на максимальный коэффициент теплоотдачи. Проанализирована зависимость rth от основных параметров гиперзвукового течения. Дано объяснение наблюдаемых явлений.

ГОЛУБЯТНИКОВ А. И., СМИРНОВ Н. Н., ТАГИРОВА В. Р. — 2008 г.

Исследуются процесс притока нефтесодержащей жидкости из бесконечной области пористого грунта в полость (коллектор) и последующее выкачивание ее в скважину, расположенную в центре коллектора. Полость выбирается из класса сплюснутых эллипсоидов вращения. Таким образом, рассматривается совместная задача оптимизации формы полости заданного объема, на которой достигается максимум фильтрационного потока, и приближенного определения дополнительных ограничений на размеры полости для обеспечения оттока из нее нефтесодержащей жидкости.

ИВАШНЕВ О. Е. — 2008 г.

Эксперименты показывают, что в медленных и скоростных потоках кипение существенно различно: в первых жидкость кипит на стенках, во вторых - в объеме. В скоростных потоках кипение на порядки интенсивнее. При моделировании быстрых и медленных потоков свободные параметры модели (числа пузырьков) приходится задавать различающимися на порядки. При моделировании скоростных потоков разного типа: разгерметизации сосудов и сопловых течений - числа пузырьков также выбираются различающимися на порядки. В работе высказана гипотеза, согласно которой, кипение в обоих типах потоков начинается одинаковым образом - на стенках. Однако в скоростных потоках число пузырьков увеличивается на порядки в результате дробления. Интенсивное дробление приводит к тому, что система быстро "забывает" начальное число пузырьков, и кипение становится объемным. Этот подход открывает путь к построению единой модели кипящей жидкости. Для проверки гипотезы была составлена математическая модель, учитывающая возможность разрушения пузырьков за счет неустойчивости, развивающейся под действием центробежных ускорений поверхности пузырька. С ее помощью рассчитан процесс разгерметизации сосуда высокого давления. Расчеты показали, что при любом малом начальном числе пузырьков их количество выходит на один и тот же уровень через 1 мс после разгерметизации. Процесс дробления происходит в "самоподдерживающихся волнах детонации". Исследована стационарная структура волн детонации во вскипающей жидкости. Предложена схема волны, состоящая из двух элементов: ударной волны и зоны релаксации. Расчеты истечения вскипающей жидкости через сопла Лаваля показали, что в них периодически возникают волны детонации, и поэтому сопловые потоки должны сопровождаться существенными колебаниями параметров.

КОГАН М. Н., СТАРОДУБЦЕВ М. А. — 2008 г.

Проведено численное исследование влияния мини-щитков, расположенных вблизи задней кромки профиля (как на нижней, так и на верхней поверхностях), на обтекание задней кромки и глобальное течение вокруг профиля. Сопоставляется характер течения около задней кромки профиля с течением, лежащим в основе гипотезы Чаплыгина-Жуковского. Анализируется влияние мини-щитков на аэродинамические характеристики профиля.

ГАВРИКОВ М. Б., СОРОКИН Р. В. — 2008 г.

Предложен способ нахождения однородных деформаций двухжидкостной плазмы с учетом инерции электронов. Под однородной деформацией понимается цилиндрически симметричное течение плазмы с линейной зависимостью радиальной скорости от радиуса. Указанным способом найдены три семейства однородных деформаций, из которых наибольший интерес применительно к динамике плазменного шнура представляют деформации с произвольным законом изменения полного тока. Предлагаемый метод основан на проведенной редукции уравнений динамики двухжидкостной плазмы к одножидкостным уравнениям гидродинамического типа (уравнения электромагнитной гидродинамики - ЭМГД) с недиагональным тензором внутренних напряжений, трёхпараметрической термодинамикой и нелокальной формой обобщенного закона Ома. Указаны возможные приложения найденных точных решений к анализу данных, полученных на некоторых экспериментальных установках.

ГАЛКИН В. С., РУСАКОВ С. В. — 2008 г.

Дан вывод оператора столкновений Фоккера-Планка, входящего в кинетическое уравнение для функции распределения по скоростям броуновских выпуклых несферических твердых однородных частиц в движущемся неоднородном одноатомном газе. Режим обтекания частиц - сво-бодномолекулярный, т.е. характерные размеры частиц много меньше средней длины свободного пробега молекул газа, взаимодействием частиц и их влиянием на газовую фазу пренебрегается, справедлив зеркально-диффузный закон взаимодействия молекул с поверхностью частицы. Температуры частиц Тp одинаковы и отличны от местной температуры газа Т. Термическая неравновесность (Тp ≠ Т) приводит к нарушению известных связей коэффициентов диффузии в пространствах поступательных и вращательных скоростей с коэффициентами сил и моментов, действующих на частицу. Коэффициенты в искомом операторе вычислены для частиц - тел вращения с продольной симметрией. Представлены данные, характеризующие влияние несферичности частиц - сфероидов и сфероцилиндров на степень этого нарушения.

КОГАН М. И., КУЧЕРОВ А. Н. — 2008 г.

Анализируется трехмерное стационарное сверхзвуковое течение со слабым тепловыделением. Рассматриваются две сопряженные задачи: определение сил, действующих на окружающие заданный тепловой источник поверхности, и определение области выделения и количества выделенного тепла по измерению давления в окружающем пространстве. Указаны особенности трехмерного течения. Характерные свойства трехмерного течения иллюстрируются на примере сферического гауссова источника.

ГИЛЬФАНОВ А. К., ЗАРИПОВ Ш. X. — 2008 г.

Создана математическая модель щелевого пробоотборника и проведены численные исследования коэффициента аспирации и полей концентрации частиц для задачи отбора аэрозоля из движущегося газа. В отсутствие влияния частиц на газовый поток несущая среда рассчитана в приближении вязкого течения несжимаемой жидкости на основе решения уравнений Навье-Стокса с помощью программы FLUENT. Уравнения движения частиц дополнены уравнениями для определения концентраций вдоль траекторий. Изучены пространственные распределения концентраций частиц в окрестности и внутри пробоотборника. Проведены параметрические исследования коэффициента аспирации в зависимости от отношения скорости ветра к скорости аспирации при различных числах Стокса.

АРГУЧИНЦЕВА М. А., ПИЛЮГИН И. И. — 2008 г.

Получено численное решение двухкритериальной вариационной задачи о контуре тела с минимальными радиационным тепловым потоком и волновым сопротивлением в классе тонких осе-симметричных и плоских тел, обтекаемых гиперзвуковым потоком. Проведено сравнение решений, полученных тремя методами: Парето, идеальной точки и минимакса. Показано, что в классе осесимметричных тонких тел оптимальное тело, найденное по методу Парето, дает выигрыш в радиационном тепловом потоке до 15%, по методу идеальной точки - до 13%, по методу минимакса - до 5% по сравнению с конусом. Получено решение задачи в подклассе тонких степенных тел и показано, что оптимальные степенные тела проигрывают оптимальным телам из общего класса таких тел в снижении как радиационного нагрева, так и сопротивления.

РЕУТОВ В. П., РЫБУШКИНА Г. В. — 2008 г.

Численно изучаются процессы отбора продольных конвективных валов в тонком слое испаряющейся жидкости, обдуваемом воздушным потоком в режиме турбулентного пограничного слоя. Выясняется зависимость свойств двумерного течения от числа Рэлея и начальных условий. Проведены расчеты с учетом термокапиллярного эффекта. Результаты численного моделирования сопоставляются с экспериментальными данными.

ДЕРЕВИЧ И. В. — 2008 г.

На основе статистического подхода, использующего функцию плотности вероятности распределения координат двух частиц в турбулентном потоке, исследованы параметры относительного движения частиц. Для функций, описывающих вовлечение частиц в турбулентность, получены строгие результаты, использующие трехмерный спектр турбулентности. Приведена методика расчета интенсивности относительной скорости частиц с учетом коррелированности их траекторий. Исследовано влияние инерции и скоростного скольжения частиц на параметры их относительного движения. Предложены простые аппроксимирующие формулы для расчета относительного движения частиц в турбулентном потоке. Результаты расчетов сопоставляются с данными прямого численного моделирования случайных траекторий частиц в поле изотропной турбулентности.

ДИДЕНКУЛОВА И. И., ЗАИБО И., ПЕЛИНОВСКИЙ Е. И. — 2008 г.

Исследуется трансформация длинных поверхностных волн в зоне переменной глубины в рамках линейной теории мелкой воды. Для частного случая профиля дна специального вида (содержащего так называемый "безотражательный" участок рельефа, сопряженный с ровным дном) в явной форме получены выражения для отраженной и проходящей волны импульсной формы. Показано, что волны отражаются от такого профиля. Обсуждается роль распределенного и сосредоточенного отражения волны, распространяющейся над неровным дном.

НОРКИН М. В. — 2008 г.

При помощи метода нелинейных интегральных уравнений типа Гаммерштейна проведен численный анализ задачи об отрывном ударе эллиптического цилиндра, плавающего на поверхности идеальной несжимаемой жидкости конечной глубины. Изучено влияние дна, а также кинематических параметров и геометрических размеров на зону отрыва частиц жидкости от поверхности цилиндра.

КАЛАШНИК М. В., КАХИАНИ В. О., ПАТАРАШВИЛИ К. И., ЦАКАДЗЕ С. ДЖ. — 2008 г.

Теоретически и экспериментально исследован процесс установления состояния твердотельного вращения в слое жидкости во вращающемся параболоиде при мгновенном увеличении его угловой скорости. Теоретическое исследование выполнено в рамках линейной теории мелкой воды с учетом придонного экмановского трения. Получены аналитические решения, описывающие переходный процесс, исследована зависимость времени установления от глубины жидкости и радиуса кривизны параболоида. Показано, что эффект деформации свободной поверхности может приводить к значительному увеличению времени установления. Обнаружено хорошее согласие с результатами специально поставленных лабораторных экспериментов.

ШУТОВ А. А. — 2008 г.

Выполнены теоретическое и экспериментальное исследования течений слабопроводящих жидкостей в электрическом поле при наличии межфазных границ. Объект исследования - осе-симметричная струя. Рассмотрение проведено в рамках электрогидродинамики (ЭГД) с учетом переноса поверхностного заряда на подвижных границах. Рассчитана форма струи при больших расстояниях от точки истечения. Проведено сравнение теоретических и экспериментальных данных для ньютоновских и полимерных жидкостей.

БЕРЕСЛАВСКИЙ Э. И. — 2008 г.

Строится подземный контур заглубленной прямоугольной плотины, углы которой округлены по кривым постоянной величины скорости фильтрации, а водопроницаемое основание подстилается водоупором с криволинейной кровлей, характеризуемым постоянством скорости обтекания. Решение соответствующей краевой задачи осуществляется с помощью полуобратного применения метода годографа скорости. Приводятся результаты численных расчетов и дается анализ влияния основных определяющих параметров модели на форму и размеры подземного контура плотины и криволинейного водоупора. Подробно изучаются предельные случаи, когда водопроницаемое основание плотины имеет неограниченную мощность: обтекаемый флютбет с горизонтальной вставкой и обтекаемый шпунт (зуб).