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

ЛЕОНТЬЕВ А.И., ЛУЩИК В.Г., МАКАРОВА М.С. — 2014 г.

Путем численного моделирования турбулентного течения в трубе получены зависимости характеристик течения и турбулентности от интенсивности отсоса и протяженности участка отсоса. Проведенное сравнение результатов расчета с известными экспериментальными данными показало в основном их соответствие, отражающее основные особенности достаточно сложных процессов перестройки течения при отсосе в трубе.

СОБОЛЕВА Е.Б., ЦЫПКИН Г.Г. — 2014 г.

Проведено численное исследование профиля концентрации раствора, насыщающего низкопроницаемый грунт. Результаты моделирования показали наличие трех режимов движения. Накапливаемая у границы фазового перехода соль увеличивает плотность раствора и может приводить к развитию естественной концентрационной конвекции, которая взаимодействует с восходящим течением (вынужденной конвекцией). Определен порог устойчивости вынужденного течения и воздействие на него возникающей естественной конвекции. Показано, что при интенсивном подтоке к поверхности испарения происходит быстрый рост концентрации примеси на этой границе, значение которой достигает концентрации насыщения. В этом случае примесь выпадает в осадок. В режиме медленного испарения происходит диффузионный отток примеси из области высокой концентрации, что предотвращает развитие конвективного течения.

ГУВЕРНЮК С.В., ЗУБКОВ А.Ф., СИМОНЕНКО М.М., ШВЕЦ А.И. — 2014 г.

Изложены результаты экспериментального исследования сверхзвукового обтекания модели осесимметричного тела с прямоугольным кольцевым вырезом на боковой поверхности цилиндрического корпуса при числе Маха М = 2.5. На основе данных визуализации структуры обтекания и весовых измерений для диапазона относительных длин каверны L/h = 8-16 изучена эволюция структуры обтекания каверны при непрерывном изменении угла атаки. Обнаружены и изучены гистерезисные явления.

ДРОЗДОВ С.М. — 2014 г.

В ударной трубе УТ-1М ЦАГИ выполнено несколько серий экспериментальных исследований структуры поперечного гиперзвукового обтекания и теплообмена на затупленных телах (цилиндр и усеченный клин). Цель исследований - в искусственно возмущенном и номинально однородном потоках получить трехмерные моды гиперзвукового обтекания лобовой поверхности затупленных тел. Контролируемые возмущения в набегающем потоке создавались тонкими нитями, натянутыми на срезе сопла. В эксперименте производилась визуализация обтекания методом Теплера и измерение распределения теплового потока на цилиндре методом люминесцентных преобразователей температуры. Испытания показали, что течение и теплообмен в окрестности лобовой поверхности цилиндра очень чувствительны к вихревым возмущениям набегающего гиперзвукового потока. В номинально однородном потоке (М ю = 8, Re M = 3160 - 11670) удалось получить стационарную трехмерную моду обтекания лобовой поверхности затупленного клина - одиночную вихревую пару.

КОЗЛОВ И.И., ОЧЕРЕТЯНЫЙ С.А., ПРОКОФЬЕВ В.В. — 2013 г.

Представлены результаты экспериментальных исследований автоколебательных режимов истечения струи жидкости в плоский канал с поддувом воздуха в заглушенную его часть. Изучалось влияние на течение объема каверны или воздушной подушки, ее толщины (или ширины канала) в широком диапазоне величин поддува газа и скоростей истечения жидкости. Автоколебательные режимы течения реализовывались при постоянном давлении воды в напорном баке и постоянном массовом расходе поддуваемого в подушку воздуха. С ростом поддува воздуха обнаруженный ранее автоколебательный режим сменяется более высокочастотным. Скоростная видеосъемка показала, что отличие от низкочастотного режима заключается в том, что здесь нет непосредственного взаимодействия истекающей струи со стенкой канала. Обнаружено, что в обоих режимах (низкочастотном и высокочастотном) частота и амплитуда автоколебаний не зависят от толщины подушки. Однако момент смены режимов определяется этим параметром. Выявлено существование порогового объема каверны, за которым при любых поддувах низко$ частотного режима не возникает.

ГУБАЙДУЛЛИН Д.А., ГУБАЙДУЛЛИНА Д.Д., ФЕДОРОВ Ю.В. — 2013 г.

Представлена математическая модель, определяющая распространение акустических волн разной геометрии в двухфракционных смесях жидкости с полидисперсными газовыми пузырьками разного состава. Записана система дифференциальных уравнений возмущенного движения двухфазной смеси, получено дисперсионное соотношение. Выполнено сравнение развитой теории с известными экспериментальными данными, в том числе и около резонансной частоты пузырьков.

АКИМОВА В. А., ЛАТЫШЕВ А. В., ЮШКАНОВ А. А. — 2013 г.

Аналитически решена вторая задача Стокса о поведении разреженного газа, заполняющего полупространство. Ограничивающая полупространство плоскость совершает гармонические колебания. Используется кинетическое уравнение с модельным интегралом столкновений в форме τ-модели и рассматривается случай диффузного отражения молекул газа от стенки. По- строена функция распределения газовых молекул, найдены массовая скорость газа в полупро- странстве и ее значение непосредственно у стенки, найдена сила сопротивления, действующая со стороны газа на границу, совершающую в своей плоскости колебательное движение. Кроме того, получена мощность диссипации энергии, приходящаяся на единицу площади колеблю- щейся пластины, ограничивающей газ.

2013

ГАЙФУЛЛИН А. М., ЗУБЦОВ А. В. — 2013 г.

Рассмотрено ламинарное течение несжимаемой жидкости около полубесконечной пласти- ны, поверхность которой движется навстречу набегающему потоку. Исследована асимпто- тическая структура течения, получено численное решение нестационарных уравнений На- вье-Стокса.

КАРАВАЕВ Э.А., ЧАСОВНИКОВ Е.А. — 2013 г.

Проведен анализ аэродинамических характеристик треугольного крыла, полученных в аэродинамической трубе малых дозвуковых скоростей при гармонических колебаниях по углу крена и рыскания. Показано, что на околокритических углах атаки аэродинамические производные момента крена существенно зависят от приведенной частоты колебаний. Выявлено, что эта зависимость обусловлена изменением угла скольжения. При помощи математической модели. включающей обыкновенное линейное дифференциальное уравнение первого порядка, описаны аэродинамические характеристики крыла для задач динамики полета самолетов на больших углах атаки.

ШУХОВЦОВ Д.В. — 2013 г.

Представлены результаты экспериментальных исследований продольной устойчивости модели маневренного самолета в широком диапазоне углов атаки, полученные на динамической установке свободных одностепенных колебаний в потоке аэродинамической трубы. Показано, что в статических аэродинамических зависимостях коэффициентов нормальной силы и момента тангажа от угла атаки имеют место катастрофические переходы из одного стационарного состояния в другое. Выявлены свойства и особенности таких переходов. Экспериментально установлено, что потеря продольной устойчивости модели летательного аппарата в потоке при изменении углов отклонения стабилизаторов осуществляется мягко, через бифуркацию Хопфа. На больших углах атаки обнаружены режимы, на которых установившееся движение представляет собой странный аттрактор.

2013

БОРОВОЙ В.Я., ЕГОРОВ И.В., МОШАРОВ В.Е., РАДЧЕНКО В.Н., СКУРАТОВ А.С., СТРУМИНСКАЯ И.В. — 2013 г.

Экспериментально исследовано течение газа и теплообмен на поверхности острых и затупленных пластин в присутствии пары встречных клиньев при числах М = 5, 6 и 8 и Рейнольдса до Re∞L = 27 × 10 6. Показано, что энтропийный слой, генерируемый небольшим затуплением передней кромки пластины, значительно изменяет теплоотдачу, давление и трение газа в зоне интерференции скачка с пограничным слоем пластины. При некоторых условиях небольшое затупление пластины может вызывать также качественное изменение структуры течения. Изучено влияние степени сужения канала между клиньями на интерференционное течение.

ПРОХОРОВ В.Е., ЧАШЕЧКИН Ю.Д. — 2013 г.

Методами высокоразрешающей теневой визуализации и высокочастотной гидролокации выделены плотностной след и тонкая полосчатая структура в окрестности вертикальной пластины, движущейся в стратифицированной по соли воде. Длина зондирующей звуковой волны выбрана примерно равной универсальному микромасштабу δ N ν = /N ν, N( – кинематическая вязкость и частота плавучести). В спектрах вертикальных колебаний акустического контраста выделены характерные частоты, по которым рассчитаны локальные микромасштабы Стокса δ ω ν = ν/ω в области плотностного следа. Масштабы, определенные по данным независимых оптических и акустических измерений, согласуются.

ОЧЕРЕТЯНЫЙ С.А., ПРОКОФЬЕВ В.В., ТАКМАЗЬЯН А.К., ФИЛАТОВ Е.В. — 2013 г.

Экспериментально и численно изучен эффект движения погруженной в жидкость жесткой наклонной пластины навстречу набегающим волнам. В экспериментах в волновом гидроканале определена зависимость скорости движения свободно перемещающейся по рельсам тележки с пластиной от параметров волн, а также от глубины погружения, угла наклона и размеров самой пластины. Проведен двумерный нестационарный расчет взаимодействия бегущих волн с пластиной, имеющей одну поступательную степень свободы вдоль горизонтальной оси. Проанализирована зависимость эффекта движения против волн от параметров, варьировавшихся в натурном эксперименте. В процессе численного эксперимента обнаружен режим движения пластины по волнам с постоянной высокой скоростью. Получены оценки влияния дна канала, исследовано поведение пластины с закрылком.

КОЛЕСОВ В. В., РОМАНОВ М. Н. — 2013 г.

Методами теории бифуркаций коразмерности два с применением компьютерных вычисле- ний исследованы стационарные, периодические и квазипериодические течения с двумя и тремя независимыми частотами, а также хаотические режимы движения жидкости между двумя бес- конечными вращающимися проницаемыми концентрическими цилиндрами вблизи пересече- ния бифуркаций возникновения вторичного стационарного течения и автоколебаний с азиму- тальными волнами.

УСТИНОВ М.В. — 2013 г.

Исследованы возмущения в пограничном слое плоской пластины, порождаемые турбулентным набегающим потоком. В отличие от общепринятого представления турбулентности в виде суперпозиции экспоненциально затухающих вмороженных в поток вихревых возмущений, удовлетворяющих линеаризованным уравнениям Навье–Стокса, использовалась модель, учитывающая их нелинейное развитие. Ее основные особенности: отклонение фазовой скорости вихревых возмущений от скорости потока и их более медленное затухание. Эта модель позволила адекватно описать наблюдаемые в эксперименте зависимости пульсаций скорости в пограничном слое и их спектров от продольной координаты.

ВАСИЛЬЕВ Е.Н., НЕСТЕРОВ Д.А. — 2013 г.

На основе нестационарной трехмерной модели газовой динамики проведено моделирование процесса взаимодействия равновесного дугового разряда с потоком газа (воздуха и аргона) при атмосферном давлении и силе тока 20 А. В вычислительном алгоритме применено расщепление по пространственным переменным. При проведении расчетов осуществлялось распараллеливание вычислений на графическом процессоре видеокарты персонального компьютера. Исследована динамика и особенности формирования электрических дуг в зависимости от рода газа. В воздухе электропроводный дуговой столб имеет распределенную форму. В аргоне формируется контрагированный токопроводящий канал, который изогнут в виде петли, направленной в сторону движения потока. Установлено, что фактором, обуславливающим различия в процессе формирования электрических дуг в воздухе и аргоне, является разница в их теплопроводных свойствах.

САВИН А.А., САВИН А.С. — 2013 г.

Рассмотрен неподвижный точечный источник переменной интенсивности в плоском бесконечно глубоком слое жидкости с ледяным покровом. Получено общее выражение для возмущения границы раздела жидкости и льда. Найдена волна, устанавливающаяся на ледяном покрове при длительной работе источника в пульсирующем режиме.

КАЛАШНИК М.В., ЧХЕТИАНИ О.Г. — 2013 г.

Рассмотрена задача о конвекции в горизонтальном слое жидкости с волнистой нижней границей. Показано, что при задании на волнистой границе периодического распределения температуры с некоторым сдвигом фазы в слое жидкости возникает однонаправленное горизонтальное течение. Скорость течения линейно убывает с высотой и зависит от длины волны распределения рельефа. Существует оптимальная длина (порядка толщины слоя), при которой скорость достигает максимального значения.