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

БУЛАТОВ В.В., ВЛАДИМИРОВ И.Ю., ВЛАДИМИРОВ Ю.В. — 2014 г.

Рассмотрена задача о построении равномерных асимптотик дальних полей поверхностных возмущений от локализованного источника в тяжелой однородной жидкости бесконечной глубины. Полученные решения описывают волновые возмущения как внутри, так и вне волнового клина Кельвина и выражаются через функцию Эйри и ее производные. Приведены результаты численных расчетов волновых картин.

ЕГОРОВ А.В., РОЖКОВ А.Н. — 2014 г.

Измерения концентрации растворенного в воде метана на различных глубинах в окрестности вулкана показали повышенный уровень концентрации по сравнению со средним уровнем в Океане. С целью объяснения наблюдаемых концентрационных эффектов предложена модель распространения метана в гидросфере, образующегося в результате разложения глубинного и придонного гидратов. В рамках физического моделирования численно прослежена кинетика растворения и распределение метана в гидросфере с учетом анизотропии переноса в разных направлениях и подводных течений. Определены скорость растворения, направления массопереноса и рассчитаны поля концентраций в придонных слоях водоема. Продемонстрировано быстрое рассеивание метана в гидросфере и невозможность формирования значительных водных объемов с высокой концентрацией метана. Даны практические рекомендации по поиску гидратных залежей в акваториях. Предложенная модель применима для описания распространения любой примеси в различных анизотропных средах.

ГОЛЬЦМАН А.Е., ДАВЛЕТШИН И.А., КОЛЧИН С.А., МИХЕЕВ Н.И. — 2014 г.

Представлены экспериментальные данные по расходу (скорости) пульсирующего потока воздуха в широком диапазоне частот пульсаций при постоянном перепаде давления между входом и выходом. Наложенные пульсации потока создавались периодическим перекрыванием вращающейся заслонкой проходного сечения на выходе из канала. Выявлена существенная зависимость осредненных значений расхода (скорости) потока от волновой структуры течения. Минимум расхода соответствует резонансным режимам течения с максимальной относительной амплитудой колебаний скорости потока.

КОТЕЛКИН В.Д., ЛОБКОВСКИЙ Л.И. — 2014 г.

Рассматриваются примеры регионального моделирования с использованием данных сейсмо-томографии. Проводится анализ постановок региональных задач, обсуждается их некорректный характер и неопределенность результатов, связанная с искусственностью условий, выставляемых на границах региона. Для улучшения моделирования предлагается задавать дополнительные условия регуляризации и совместить нижнюю границу расчетной области с границей между верхней и нижней мантией. Излагается новый способ регуляризации решений, основанный на использовании геологических данных. Приводятся результаты расчетов мезозойской геодинамики Арктического региона, в которых задано положение зон субдукции и Арктического плюма.

ГОЛОВАНОВ А.Н., ПАХОМОВ Ф.М. — 2014 г.

С использованием модели идеального невязкого совершенного газа исследуются аэродинамические характеристики колеблющегося конуса при нестационарном осесимметричном сверхзвуковом обтекании в отсутствие и при наличии сильного вдува воздуха с поверхности торцевого затупления в ударный слой.

КОВАЛЕВ В.Л., КОСЬЯНЧУК В.В., ЯКУНЧИКОВ А.Н. — 2014 г.

Проведено исследование свободномолекулярного течения газа через мембрану, колеблющуюся в своей плоскости. Рассчитана вероятность прохождения мембраны молекулами газа в зависимости от безразмерных параметров, характеризующих геометрию каналов, массы молекул и температуру газа, частоту и амплитуду колебания мембраны. Показано, что можно управлять проводимостью мембраны для того или иного газа с помощью изменения параметров вынужденных колебаний.

БУКРЕЕВ В.И., СТУРОВА И.В., ЧЕБОТНИКОВ А.В. — 2014 г.

Теоретически и экспериментально исследованы поверхностные и внутренние сейши в прямоугольном наклонным бассейне, заполненном двухслойной жидкостью. В рамках линейной теории мелкой воды выполнены расчеты в одномерной постановке в предположении длинного и узкого водоема. Для водоема с постоянными значениями площади поперечного сечения в каждом из слоев и ширины этого сечения на уровне свободной поверхности и границы раздела получено аналитическое решение задачи. Показано, что одномерная модель удовлетворительно описывает собственные частоты колебаний и положение узлов поверхностных и внутренних сейш.

ЕРМОЛАЕВ Ю.Г., КОСИНОВ А.Д., ЛЫСЕНКО В.И., СЕМЕНОВ Н.В., СМОРОДСКИЙ Б.В. — 2014 г.

Проведено экспериментальное и теоретическое исследование совместного влияния проницаемости и шероховатости поверхности плоской пластины на устойчивость и ламинарно-турбулентный переход сверхзвукового пограничного слоя при числе Маха набегающего потока М ш = 2. Показано, что при достижении некоторой величины шероховатости и с ростом толщины пористого покрытия (в определенном диапазоне) уменьшается устойчивость пограничного слоя к естественным возмущениям, и ламинарно-турбулентный переход приближается к передней кромке модели.

КОРОЛЕВ А.С., ПУШКАРЬ Е.А. — 2014 г.

В трехмерной неплоскополяризованной постановке в рамках модели идеальной магнитной гидродинамики найдены гидродинамические параметры и магнитное поле, возникающие в каждой из волн в окрестности околоземной головной ударной волны при падении и распространении вдоль нее межпланетной ударной волны. Картина взаимодействия строится в квазистационарной постановке как мозаика точных решений, полученных на компьютере, задачи о распаде разрыва, возникающего между состояниями за падающей и головной ударными волнами, на движущейся линии пересечения их фронтов. Расчеты проведены для характерных параметров спокойного солнечного ветра и межпланетного магнитного поля на орбите Земли при движении плоского фронта ударной волны по линии Солнце-Земля с различными заданными скоростями. Полученное решение может быть использовано для интерпретации измерений, проводимых на спутниках в солнечном ветре и вблизи магнитосферы Земли.

КАЛИНИЧЕНКО В.А., ЧАШЕЧКИН Ю.Д. — 2014 г.

Впервые экспериментально изучен процесс формирования пространственно упорядоченных областей взвешенных осадков в поле двумерных стоячих поверхностных гравитационных волн в прямоугольном сосуде, колеблющемся в вертикальном направлении. Определены параметры структурированных областей в сосудах с отдельными вихревыми рифелями и их группами для первой и второй волновых мод. Изолированные структурированные области взвешенных осадков образуются над топографией дна и постепенно достигают свободной поверхности. Соответствующие пространственные горизонтальные масштабы определяются размерами песчаных ри-фелей; вертикальный масштаб облаков увеличивается со временем. Во всех проведенных опытах сформировавшиеся структуры сохранялись в течение всего интервала волнового движения жидкости и исчезали после прекращения параметрического возбуждения волн.

ЛЕОНТЬЕВ Н.Е. — 2014 г.

Получены точные аналитические решения задач об обтекании сферы и цилиндра в пористой среде при использовании уравнения Бринкмана с граничным условием Навье. Обращено внимание на то, что условие прилипания на границе пористой среды и твердого тела, в частности в случае использования уравнения Бринкмана, в общем случае должно быть заменено на условие, допускающее ненулевую скорость фильтрации на границе.

МАНУЙЛОВИЧ С.В. — 2014 г.

Предложена композитная система уравнений для расчета характеристик устойчивости сжимаемого течения в трехмерном пограничном слое. Сравнение с расчетами по полной системе уравнений показывает, что предлагаемая система практически точно предсказывает скорости нарастания как моды Толлмина-Шлихтинга, так и моды неустойчивости поперечного течения в широком диапазоне частот и поперечных волновых чисел при умеренных значениях числа Маха. При этом время расчета снижается на порядок.

ПЕРМИНОВ А.В. — 2014 г.

Приведены уравнения термовибрационной конвекции обобщенной ньютоновской жидкости в случае высокочастотных вибраций. Сформулировано условие квазиравновесия обобщенной ньютоновской жидкости, частный случай которого - условие жесткого (квазитвердого) состояния. Исследована устойчивость жесткого состояния бесконечного наклонного слоя нелинейно-вязкой жидкости Уильямсона. Показано, что при подогреве снизу жесткое состояние может потерять устойчивость при ориентациях слоя, близких к вертикальным или горизонтальным. Высокочастотные вибрации стабилизируют равновесное состояние жидкости.

ЛОБОВ Н.И., НОСОВА Е.А. — 2014 г.

Рассмотрена линейная устойчивость комбинированного конвективного течения в плоском вертикальном слое несжимаемой жидкости, подогреваемом сбоку. В слое равномерно распределены источники тепла. Стационарное течение является суперпозицией конвективного течения Гершуни и течения, вызванного действием внутренних источников тепла. Получены карты устойчивости комбинированного течения при различных значениях числа Прандтля. Обнаружено, что внутренние источники подавляют действие механизмов кризиса течения Гершуни. Боковой нагрев может привести как к стабилизации, так и к понижению устойчивости течения, вызываемого действием внутренних источников тепла.

ТРОФИМОВА А.В., ЦИБУЛИН В.Г. — 2014 г.

Рассматривается плоская задача конвекции несжимаемой жидкости, насыщающей пористую кольцевую область. На основе модели Дарси и конечно-разностного метода, сохраняющего ко-симметрию исходной задачи, исследуется ответвление семейства стационарных режимов от механического равновесия. Изучена эволюция конвективных движений с ростом числа Рэлея и проанализировано возникновение неустойчивости на семействе стационарных режимов. Для узких кольцевых областей обнаружен косимметричный эффект затягивания ответвления вторичного автоколебательного режима от семейства, а для колец умеренной толщины и секторов характерна монотонная неустойчивость.

КОСТЕРИН А.В., СКВОРЦОВ Э.В. — 2014 г.

Исследуется процесс фильтрационной консолидации упругого насыщенного полупространства под действием нормальной нагрузки на его поверхность при предположениях о несжимаемости жидкости и зерен скелета, а также независимости суммарных напряжений скелета от времени. При нагружении полупространства сосредоточенной силой найдены аналитические представления для давления жидкости и осадки поверхности полупространства. Найдена также максимальная осадка при равномерном нагружении поверхности по площади круга.

ДАВЛЕТБАЕВ А.Я., КОВАЛЕВА Л.А. — 2014 г.

Приведены результаты численных исследований фильтрации высоковязкой нефти в низкопроницаемом коллекторе при высокочастотном электромагнитном воздействии в сочетании с гидроразрывом пласта. Рассматривается приток жидкости к одиночной вертикальной трещине, заполненной песком, которая обладает высокой проводимостью, значительно большей проводимости пласта. При этом электрофизические и тепловые свойства пласта и трещины, насыщенных пластовой жидкостью, полагаются одинаковыми. Выполнены расчеты нестационарных полей давления и температуры, вязкости жидкости в окрестности трещины гидроразрыва, проведены сопоставительные расчеты эффективности извлечения высоковязкой нефти при различных мощностях электромагнитного излучения и "холодного" отбора жидкости.

БОРЗЕНКО Е.И., ФРОЛОВ О.Ю., ШРАГЕР Г.Р. — 2014 г.

Исследуется фонтанирующее течение вязкой жидкости, реализующееся при заполнении плоского канала. Конечно-разностный численный метод используется для решения задачи о нестационарном, неизотермическом течении с учетом диссипации механической энергии, зависимости вязкости от температуры и наличия свободной границы. Приводятся результаты параметрических исследований кинематических характеристик потока в зависимости от определяющих безразмерных критериев.

СТЕПАНОВА Е.В., ЧАПЛИНА Т.О., ЧАШЕЧКИН Ю.Д. — 2014 г.

В широком диапазоне параметров визуализирована картина течения двухслойной жидкости (подсолнечное масло-вода) в составном вихре. Вихрь формируется стационарно вращающимся диском, установленным на дне цилиндрического контейнера. Определены формы границы раздела сред (вода-масло, масло-воздух) при различных режимах течения, условия и виды их распада. При закритических условиях с поверхности раздела масло-вода срываются отдельные масляные капли, образующие прямую водомасляную эмульсию у нижней кромки тела. С увеличением скорости вращения диска образуется инвертная эмульсия - ячейки с оболочками из масла, заполненные водой. Определены размеры характерных структурных компонент течения.

ГУНЬКО Ю.П., МАЖУЛЬ И.И. — 2014 г.

Выполнено численное моделирование сверхзвукового обтекания пространственной конфигурации, состоящей из двух смежных клиньев со стреловидными передними кромками, расположенных на поверхности предварительного сжатия. Клинья имеют прямую стреловидность, а их скошенные поверхности отклоняют сжимаемые ими потоки в противоположные стороны. Расчеты проведены на основе осредненных уравнений Навье-Стокса и SST к-<я модели турбулентности при числе Маха набегающего потока М = 6. Также приводится сопоставление с данными для невязкого течения, полученными с использованием уравнений Эйлера. Показаны особенности картины течения, обусловленные взаимодействием в плоскости симметрии скачков уплотнения, формируемых клиньями и индуцируемых ими трехмерных квазиконических отрывов турбулентного пограничного слоя на поверхности предварительного сжатия вдоль стреловидных передних кромок. Течение в этих отрывных зонах направлено от плоскости симметрии конфигурации и характеризуется существенно большими значениями поперечной составляющей скорости по сравнению с течением вне зоны отрыва.