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

ПУШКАРЬ Е.А. — 2015 г.

В трехмерной неплоскополяризованной постановке в рамках модели идеальной магнитной гидродинамики (МГД) найдены гидродинамические параметры и магнитное поле, возникающие в каждой из волн в окрестности околоземной головной ударной волны при падении и распространении вдоль нее движущегося от Солнца межпланетного вращательного разрыва, на котором магнитное поле поворачивается на заданный угол. Картина взаимодействия строится в квазистационарной постановке как мозаика точных решений, полученных на компьютере, задачи о распаде разрыва, возникающего между состояниями за вращательным разрывом и головной ударной волной, на движущейся линии пересечения их фронтов. Расчеты проведены для характерных параметров спокойного солнечного ветра и межпланетного магнитного поля на орбите Земли. Полученное решение может быть использовано для интерпретации измерений, проводимых на спутниках в солнечном ветре и вблизи магнитосферы Земли.

КОНОПЕЛЬКО Н.А., ТИТАРЕВ В.А., ШАХОВ Е.М. — 2015 г.

А основе кинетической модели рассматривается нестационарная задача о развитии течения разреженного газа в плоском канале между параллельными пластинами бесконечной длины. В начальный момент времени покоящийся газ занимает половину канала и граничит с вакуумом. Изучается влияние торможения газа на стенках канала в зависимости от степени его разреженности при условиях диффузного отражения молекул на границе. Особое внимание уделяется расчету зависимости от времени интегрального потока массы газа через границу, отделяющую газ от вакуума в начальный момент времени. Прослеживается замедление условного фронта волны разрежения и условного фронта разлета газа в вакуум. Кинетическое уравнение решается численно методом конечных разностей первого порядка.

АЛЕКСАШОВ Д.Б., БАРАНОВ В.Б., ЛЕБЕДЕВ М.Г. — 2015 г.

Представлена магнитогидродинамическая (МГД) модель взаимодействия солнечного ветра и расширяющегося потока газа, истекающего из кометного ядра. Учитываются процессы фотоионизации нейтральной компоненты кометного вещества и резонансной перезарядки между заряженными и нейтральными частицами, а также влияние межпланетного магнитного поля. Показана адекватность использования одножидкостного МГД-приближения для описания течения плазмы с разными температурами компонент. Численная реализация модели выполнена на основании метода Годунова повышенного порядка точности с приближенным решением задачи о распаде произвольного разрыва в МГД. Представлены результаты численного исследования параметров плазмы и магнитного поля вблизи кометы для условий, соответствующих пролету нескольких космических аппаратов вблизи кометы Галлея в марте 1986 г. и предполагаемому облету кометы Чурюмова-Герасименко аппаратом Rosetta в 2015 г.

ХАБАХПАШЕВА Т.И. — 2015 г.

Рассмотрена осесимметричная задача об ударе упругой сферической оболочкой по тонкому слою идеальной несжимаемой жидкости. Деформации сферической оболочки описываются с помощью метода нормальных мод, а для гидродинамического анализа и определения радиуса смоченной поверхности используется разложение области течения жидкости на подобласти, предложенное в [1]. Связная задача гидроупругости сведена к эволюционной системе дифференциальных уравнений, проведены расчеты для исследования особенностей соударения при различных параметрах задачи. Показано, что при ударе по поверхности жидкости в нижней части оболочки возникают колебания, соответствующие высоким модам, что согласуется с экспериментами и доказывает несостоятельность моделей, в которых учитывается небольшое количество мод. Чем тоньше слой жидкости, тем выше гидродинамические нагрузки и амплитуда упругих колебаний оболочки при ударе.

ГЛИНОВ А.П. — 2015 г.

Сформулирована математическая постановка задачи анализа устойчивости течений электропроводной сплошной среды, обусловленных джоулевым тепловыделением в наклонном плоском слое при наличии силы тяжести. Найдено одномерное стационарное фоновое решение. Построены и исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ). В электротехническом приближении проведен анализ устойчивости к одномерным возмущениям. Показано, что при определенных условиях существуют 5-образные зависимости плотности тока от напряжения, когда при заданном напряжении возможно три решения с разными плотностями тока. Решение со средней плотностью тока, соответствующее участку ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением, неустойчиво. Предложена модель анализа двумерных возмущений на основе уравнений Обербека-Буссинеска и тепловой модели разряда.

САВИН А.В., СОКОЛОВ Е.И., ФЕДОСЕНКО Н.Б. — 2015 г.

Методом вычислительного эксперимента исследуется образование стационарной осесимметричной циркуляционной зоны в сверхзвуковой недорасширенной струе, вызванное размещением в ней цилиндрического центрального тела конечной длины, соосного соплу. Показано, что в узком диапазоне нерасчетностей возможно существование как присоединенной к донному срезу центрального тела, так и свободновисящей циркуляционной зоны. Подробно исследуется влияние способа выхода струи на заданный режим на формирование и область существования той или иной циркуляционной зоны, обсуждается возможный механизм их образования.

НИКИТИН Н.В., ПИМАНОВ В.О. — 2015 г.

Численно исследовано течение вязкой несжимаемой жидкости в круглой трубе при переходном значении числа Рейнольдса Re = 2200. Изучено предельное решение уравнений Навье- Стокса, возникающее на сепаратрисе, разделяющей в фазовом пространстве области притяжения решений для ламинарного и турбулентного режимов течения. Решение имеет вид локализованного в пространстве, перемещающегося вниз по потоку образования, по ряду качественных признаков близкого к турбулентным порывам, наблюдающимся в опытах с трубами в диапазоне переходных чисел Рейнольдса. Характерное свойство предельного решения на сепаратрисе - его условная периодичность во времени (периодичность в подвижной системе отсчета), допускающая проведение полного исследования деталей механизма его самоподдержания. В подвижной системе предельное решение представимо в виде суперпозиции стационарного среднего течения и периодических пульсаций. Показано, что пульсации возникают в результате линейной неустойчивости среднего течения, отличающейся от неустойчивости Кельвина-Гельмгольца.

КАЛОРЕ К., ЦЫПКИН Г.Г. — 2015 г.

Численно исследуется процесс образования осадка при истечении пара из высокотемпературного геотермального резервуара, насыщенного раствором соли. Рассмотрены режимы испарения, характеризующиеся образованием фронта фазового перехода. Проводится сравнение с ранее полученным асимптотическим решением. В области параметров, где автомодельное решение существует, численное решение за короткий промежуток времени выходит на асимптотическое решение. В области несуществования асимптотического решения численное решение показывает монотонное увеличение насыщенности твердой фазы с катастрофическим ростом на последней стадии, приводящим к заполнению пор твердой фазой соли и полному блокированию течения.

ГАПОНОВ С.А., ТЕРЕХОВА Н.М. — 2015 г.

Данная работа продолжает цикл исследований по моделированию пассивных методов управления режимами течения в пограничных слоях сжимаемого газа. Рассмотрено влияние продольного градиента давления на эволюцию возмущений разной природы, развивающихся на твердых и пористых поверхностях. На твердых поверхностях для невысокого числа Маха М = 2 повышение внешнего давления приводит к более раннему переходу ламинарной формы течения в турбулентную, и, напротив, падение давления затягивает переход. При высоких числах М = 5.35 акустические возмущения обнаруживают очень высокую зависимость от знака и величины внешнего градиента, при благоприятном градиенте их критические числа Рейнольдса могут стать даже меньше, чем у вихревых возмущений, а при неблагоприятном - пограничный слой дестабилизируется сразу на передней кромке. Для колебаний вихревой природы обнаружено интересное явление реверса перехода. На пористых поверхностях эти тенденции могут усиливаться или ослабляться в соответствии с дестабилизацией вихревых и стабилизацией акустических мод.

МАРКОВ В.В., СИЗЫХ Г.Б. — 2015 г.

Доказано, что эволюцию завихренности любого вихревого течения жидкости или газа можно рассматривать как перемещение вихревых трубок с некоторой скоростью U, которая, вообще говоря, не совпадает со скоростью жидкости (или газа). Для вязкой несжимаемой жидкости предложен способ вычисления U по полю скорости жидкости.

АЛФЕРОВ В.И., БУШМИН А.С., ЕГОРОВ И.В. — 2015 г.

Исследованы распределения давлений по поверхностям и отходы скачков уплотнений на простейших телах-моделях (полусфера, клин, конус) в гиперзвуковых трубах с близкими по величине числами Маха и Рейнольдса, но существенно отличающимися скоростями потока u = 790-5950 м/с. Это трубы с омическим нагревателем, с электродуговым, магнитогазодинамическим ускорителями газового потока. Для измерения отхода скачка уплотнения использован метод визуализации картины обтекания тел с последующим ее фотометрированием. При низких плотностях газа для визуализации применен метод аномальной дисперсии зондирующего излучения. По уравнениям Навье-Стокса и по теории тонкого вязкого ударного слоя (ТВУС) рассчитаны распределения давлений по поверхностям тел и отходы скачков уплотнений. Получено, что величины измеренных параметров согласуются с рассчитанными по уравнениям Новье-Стокса. Для клина и конуса установлено расхождение в пределах 10%.

МИХАЙЛОВ Д.Н., РЫЖИКОВ Н.И., ШАКО В.В. — 2015 г.

Приведены результаты экспериментального исследования процесса переноса и накопления дисперсной фазы суспензий при ее фильтрации через образцы горных пород. Рассмотрена сцепленная модель формирования внешней (зона кольматации) и внутренней фильтрационных корок. Предложен метод определения параметров захвата частиц и коэффициента снижения проницаемости путем совместного моделирования данных фильтрационных экспериментов и профиля объемной концентрации захваченных частиц суспензии. Представлены методы по характеризации зоны кольматации с помощью рентгеновской компьютерной микротомографии и при помощи окрашивания частиц глины с последующим анализом раскола загрязненного образца. Предложено обобщение модели кольматации на случай наличия в пористой среде двух континуумов пор с различными свойствами.

ГОЛУБЯТНИКОВ А.Н., КОВАЛЕВСКАЯ С.Д. — 2014 г.

В рамках автомодельной постановки проводится анализ тормозящего влияния однородного поля тяжести на ускорение плоской ударной волны вблизи внешней поверхности слоя газа, первоначально находившегося в равновесии. Проведено качественное исследование, указаны случаи наличия первых интегралов и получен ряд точных решений этой задачи при различных степенных законах изменения начальной плотности.

АГЕЕВ А.И., ОСИПЦОВ А.Н. — 2014 г.

В приближении стоксовой пленки исследуется нестационарное растекание тонкого слоя тяжелой вязкой жидкости вдоль горизонтальной супергидрофобной поверхности при заданном локализованном массоподводе. Рассматриваются режимы принудительного (вызванного массоподводом) растекания, для которых эффекты поверхностного натяжения не существенны. Исследуются плоские и осесимметричные течения вдоль главного направления тензора скольжения супергидрофобной поверхности, когда соответствующая компонента тензора скольжения является либо константой, либо степенной функцией пространственной координаты, отсчитываемой в направлении растекания. Получено эволюционное уравнение для толщины пленки и показано, что это уравнение имеет автомодельные решения типа источника. Построены примеры автомодельных решений для степенного и экспоненциального (по времени) законов массоподвода. В заключительной части работы проведено обобщение некоторых полученных решений на случай слабой зависимости течения от второй пространственной координаты, вызванной слабой переменностью коэффициента проскальзывания в направлении, перпендикулярном растеканию. Построенные автомодельные решения могут быть использованы для экспериментального определения важных для гидродинамики параметров - компонент тензора скольжения промышленных супергидрофобных поверхностей.

2014

2014

ВОЛКОВ Б.И., ИЛЬЯСОВ Х.Х., СЕКЕРЖ-ЗЕНЬКОВИЧ С.Я. — 2014 г.

Изучается аналитически линейная гидродинамическая задача о зарождении волн цунами в рамках потенциальной модели с финитными разрывным и негладким источниками поршневого типа. Полученные результаты сравниваются с известными для гладкого источника бесконечной протяженности

БОГОЛЕПОВ В.В., НЕЙЛАНД В.Я. — 2014 г.

Построена модель нелинейного взаимодействия бегущего с постоянной скоростью возмущения давления с пограничным слоем несжимаемой жидкости, когда течение в его пристеночной части описывается уравнениями "невязкого пограничного слоя". Предполагая, что в подвижной системе координат существует стационарное решение, удается получить его в конечном виде. Показано, что пограничный слой может беспрепятственно преодолевать возмущения давления, амплитуда которых не превышает величины скоростного напора, вычисленного по скорости перемещения возмущения давления. При больших значениях амплитуды возмущения давления с поверхности тела в пограничный слой сходит вихревая пелена - неустойчивая поверхность тангенциального разрыва, которая разделяет области прямого и обратного отрывного течения. При произвольной форме возмущения давления поверхность тангенциального разрыва сходит с поверхности тела под конечным углом с образованием критической точки. Построен пример возмущения давления, когда вихревая пелена сходит с поверхности тела по касательной.

СИРАЕВ Р.Р. — 2014 г.

Теоретически изучается вибрационная тепловая конвекция в насыщенной пористой среде на основе неравновесной тепловой модели, в соответствии с которой температуры пористой среды и насыщающей ее жидкости не совпадают. В приближении вибраций высокой частоты получены осредненные уравнения конвекции. Обнаружена зависимость направления вибрационной силы от коэффициента межфазного теплообмена и частоты вибраций. Исследована вибрационная конвекция в цилиндрическом слое. Показано, что в зависимости от значений коэффициента межфазного теплообмена возможны два вида течений, отличающихся направлением циркуляции жидкости.

2014