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

Архив научных статейиз журнала «Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа»

  • ПРОЕКТИРОВАНИЕ КРЫЛОВЫХ ПРОФИЛЕЙ С УСТРОЙСТВАМИ АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ

    ГАЙФУТДИНОВ Р. А., ИЛЬИНСКИЙ И. Б. — 2008 г.

    Предложен метод численно-аналитического проектирования безотрывно обтекаемых крыловых профилей с отбором части внешнего потока и выдувом реактивной струи (полное давление и плотность в струе отличаются от полного давления и плотности во внешней среде) в кормовой части в рамках модели идеальной несжимаемой жидкости. Показано, что такой способ активного управления потоком позволяет значительно увеличить подъемную силу по сравнению с тем же профилем без отбора и выдува. Приведены примеры построения таких безотрывно обтекаемых крыловых профилей. Подтверждена достоверность полученных результатов вычислительным экспериментом с использованием программы Fluent®.

  • ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ВОЛНЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ

    АБРАШКИН А. А. — 2008 г.

    Изучение влияния вязкости на распространение поверхностных волн традиционно ограничивается рассмотрением плоских (двумерных) волн [1, 2]. Эффекты, связанные с учетом поперечной модуляции профиля волны, до настоящего времени не исследовались. Ниже построено и проанализировано решение для линейных пространственных периодических волн в бесконечно глубокой жидкости. Отличительным их свойством является наличие завихренности в направлении распространения. Найдено выражение для усредненной (на длине волны) скорости горизонтального дрейфа жидких частиц в квадратичном приближении по малой крутизне волн.

  • ПРЯМОЕ ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ ДВУМЕРНОЙ ВИХРЕВОЙ СИСТЕМЫ В РАЗРЕЖЕННОМ ГАЗЕ

    РОВЕНСКАЯ О. И. — 2008 г.

    В рамках кинетического подхода решается двумерная задача с начальными условиями Тейлора-Грина и с периодическими граничными условиями в вязком сжимаемом слаборазреженном газе. Цель данной работы - моделирование эволюции заданной вихревой системы на основе прямого численного решения уравнения Больцмана. Для этого использовался метод дискретных ординат, причем интеграл столкновений вычисляется консервативным проекционным методом Ф.Г. Черемисина, сохраняющим плотность, импульс и энергию. Полученные данные позволяют проследить эволюцию вихревой системы, заданную начальными условиями, и определить спектральные свойства течения. Представлены распределения параметров потока в последовательные моменты времени.

  • ПУЛЬСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ И ТЕРМОКАПИЛЛЯРНЫЕ ЭФФЕКТЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ВОЛНОВОЙ НАГРЕВАЕМОЙ ПЛЕНКИ ЖИДКОСТИ

    КАБОВ О. А., МАРЧУК И. В., САПРЫКИНА А. В., ЧИННОВ Е. А. — 2008 г.

    Выполнено исследование пульсаций температуры и волновых характеристик течения пленки воды по вертикальной пластине с нагревателем. С использованием инфракрасного сканера измерено температурное поле на поверхности пленки при различных значениях плотности теплового потока на нагревателе. Получены экспериментальные данные по изменению во времени температуры на локальном участке поверхности пленки жидкости при прохождении волн. В отсутствие теплового потока полученные данные хорошо согласуются с результатами других исследователей для изотермической пленки жидкости. При нагреве стекающей жидкости термокапиллярные силы приводят к формированию струй и тонкой пленки между ними. Показано, что эффект роста относительной амплитуды волн в межструйной области обусловлен действием термокапиллярных сил.

  • РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КРЫЛА НА ЭВОЛЮЦИЮ ВИХРЕВОГО СЛЕДА ЗА САМОЛЕТОМ

    ВОЕВОДИН А. В. — 2008 г.

    Проведено исследование влияния концевых поверхностей крыла на аэродинамические характеристики тяжелого самолета и параметры вихревого следа за ним на режиме посадки. Решение полной задачи получено путем разбиения следа на области: ближнего, промежуточного и дальнего поля течения, в которых последовательно решаются соответствующие подзадачи. Получены поля течения в следе на разных расстояниях от самолета, распределения средней окружной скорости по радиусу вихря и оценки времени жизни вихревой системы для нескольких вариантов одно-и двухэлементных законцовок крыла. Все данные приводятся в сравнении с базовой компоновкой, не имеющей законцовок.

  • РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ГИПЕРЗВУКОВОМ ОБТЕКАНИИ ЦИЛИНДРА БИНАРНОЙ СМЕСЬЮ РАЗРЕЖЕННЫХ ГАЗОВ

    ПЛОТНИКОВ М. Ю., РЕБРОВ А. К. — 2008 г.

    Методом прямого статистического моделирования исследовано гиперзвуковое обтекание цилиндра бинарной смесью газов в широком диапазоне разреженности: от режима, близкого к сплошному (при числе Кнудсена Kn = 0.01), до свободномолекулярного течения. Изучено влияние малой примеси тяжелых двухатомных частиц в потоке легкого газа на релаксационные процессы вблизи цилиндра и тепловой поток.

  • СВОБОДНОЕ КРУГОВОЕ ТЕЧЕНИЕ ВЯЗКОПЛАСТИЧНОЙ ЖИДКОСТИ СО СЛОЕМ ГИДРОСМАЗКИ В ЗАЗОРЕ МЕЖДУ КОАКСИАЛЬНЫМИ ЦИЛИНДРАМИ

    АРЕФЬЕВ Н. Н. — 2008 г.

    Приведено теоретическое исследование свободного кругового течения вязкопластичной жидкости в зазоре между коаксиальными цилиндрами со слоем гидросмазки на внутреннем цилиндре. Получены математические модели скоростей и напряжений сдвига для транспортируемой и смазывающей жидкостей в ламинарном режиме течения.

  • СИЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ДВИЖУЩЕГОСЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЫЖКА НА ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЦИЛИНДР

    БУКРЕЕВ В. И. — 2008 г.

    Приведено описание методики и результаты экспериментального исследования продольной компоненты силы и вертикальной координаты точки ее приложения при воздействии волн типа бора на вертикальный цилиндр. Бор генерировался путем удаления вертикального затвора, создающего перепад уровней свободной поверхности в канале с ровным горизонтальным дном. Найдено, что наличие свободной поверхности в набегающем потоке существенно влияет на величину силы и ее момента относительно дна канала.

  • СТАБИЛИЗАЦИЯ ДЕТОНАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ В ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ПОТОКЕ ВОДОРОД-КИСЛОРОДНОЙ СМЕСИ

    ТУНИК Ю. В. — 2008 г.

    Рассматривается течение разбавленной аргоном водород-кислородной смеси в сверхзвуковом осесимметричном сопле, составленном из входного цилиндра, сужающегося участка, цилиндра в минимальном сечении и расширяющейся части. В канал вдоль оси симметрии поступает сверхзвуковой поток газа. Рассчитывается структура потока с учетом воспламенения водорода. Изучается возможность стабилизации зоны горения, определяются силы, действующие на сопло со стороны потока. Задача решается в двумерном приближении с учетом детальной кинетики горения.

  • СТАЦИОНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ ВБЛИЗИ ПРОДОЛЬНО ДЕФОРМИРУЮЩЕГОСЯ ЦИЛИНДРА

    АРИСТОВ С. И., КНЯЗЕВ Д. В. — 2008 г.

    В рамках класса точных решений уравнений гидродинамики с частью компонент скорости, линейно зависящих от осевой координаты, рассмотрены осесимметричный и вращательно-сим-метричный режимы стационарного течения вязкой жидкости в зазоре между продольно деформирующимся и твердым цилиндром. В исследованной области спектра значений числа Рей-нольдса найдена точка ответвления вращательно-симметричного решения от решения без закрутки и выделены интервалы кратных значений этого параметра, внутри которых каждому фиксированному Re отвечает более одного решения вращательно-симметричного или осесимметричного типа.

  • СТРУКТУРА УДАРНОЙ ВОЛНЫ В ДВУХАТОМНОМ ГАЗЕ НА ОСНОВЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

    РЫКОВ В. А., ТИТАРЕВ В. А., ШАХОВ Е. М. — 2008 г.

    Структура прямого скачка уплотнения в газе с учетом вращательных степеней свободы молекул исследована на основе модельного кинетического уравнения для параметров газа, соответствующих азоту. Для различных чисел Маха проводится сравнение как с известными результатами экспериментов, так и с решением приближения Навье-Стокса в рамках двухтемпера-турной гидродинамики. Изучена возможность предположения о постоянстве доли возбуждаемых вращательных степеней свободы.

  • ТЕМПЕРАТУРА ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННОЙ ПРОНИЦАЕМОЙ СТЕНКИ В ПОТОКЕ СЖИМАЕМОГО ГАЗА

    ЛЕОНТЬЕВ А. И., ЛУЩИК В. Г., ЯКУБЕНКО А. Е. — 2008 г.

    Для пограничного слоя на стенке в потоке сжимаемого газа получено численное решение уравнений движения и энергии с использованием дифференциальной модели турбулентности. Рассмотрены два способа определения температуры теплоизолированной проницаемой стенки. Для коэффициента восстановления температуры получена зависимость от параметра проницаемости, аппроксимирующая результаты расчетов, которая сравнивается с экспериментальными данными.

  • ТЕМПЕРАТУРНОЕ СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ

    АЛЕКСАНДРОВ В. Ю., ЕРОФЕЕВ А. И., КОГАН М. Н., ФРИДЛЕНДЕР О. Г. — 2008 г.

    Рассмотрено силовое взаимодействие малых частиц в газе, вызванное отличием температуры их поверхности от температуры газа вдали от частиц. Размеры частиц таковы, что теплопередача происходит в свободномолекулярном, переходном или континуальном режимах. Использован численный метод прямого статистического моделирования Монте-Карло решения нелинейного кинетического уравнения Больцмана и результаты асимптотических решений. Изучена сила взаимодействия двух нагретых или охлажденных сферических частиц. Определены зависимости температурной силы от размера частиц, т.е. от режима обтекания (от числа Кнудсена) и от расстояния между частицами. Построены аппроксимации этих зависимостей.

  • ТОНКИЙ ОСТРЫЙ ЭЛЛИПТИЧЕСКИЙ КОНУС В СВЕРХЗВУКОВОМ ПОТОКЕ ВЯЗКОГО СОВЕРШЕННОГО ГАЗА

    БАШКИН В. А., ЕГОРОВ И. В., ПАФНУТЬЕВ В. В. — 2008 г.

    В предположении о симметрии течения исследовано сверхзвуковое обтекание (М∞ = 5) тонких эллиптических конусов с полууглом раствора θС = 4° в плоскости большой полуоси и изотермической поверхностью. Расчеты на основе нестационарных трехмерных уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса выполнены в диапазонах изменения числа Рейнольдса (104 ≤ Re ≤ 108) и угла атаки (0 ≤ α ≤ 15°) для конусов с коэффициентом эллиптичности 1/32 ≤ δ = b/а ≤ 1. Показано влияние определяющих параметров задачи на структуру поля течения и аэродинамические характеристики конуса.

  • ТОРМОЖЕНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ПОТОКОВ ГАЗА

    ГУСЕВ В. Н., ЧЕЛЫШЕВА И. Ф., ЮМАШЕВ В. Л. — 2008 г.

    Путем численного интегрирования уравнений Эйлера исследованы особенности торможения высокоскоростных потоков газа в воздухозаборниках внутреннего сжатия с затупленными передними кромками. Детально изучена структура течения в таких воздухозаборниках при изменении геометрии внутреннего канала в них.

  • ТРЕХМЕРНЫЕ РЕЖИМЫ КОНВЕКЦИИ В КУБИЧЕСКОЙ ПОЛОСТИ

    БУССЕ Ф., ЛЮБИМОВ Д. В., ЛЮБИМОВА Т. П., СЕДЕЛЬНИКОВ Г. А. — 2008 г.

    Проведено численное исследование трехмерных нелинейных режимов конвекции в кубической полости, подогреваемой снизу, для малых и умеренных надкритичностей и различных значений числа Прандтля Рг. Рассмотрены случаи адиабатических и идеально теплопроводных боковых границ полости. Изучены структуры различных надкритических движений и исследована их устойчивость. Обнаружено сосуществование различных типов конвективных структур в широком диапазоне управляющих параметров.

  • ТУРБУЛЕНТНЫЕ ТЕЧЕНИЯ В КАНАЛАХ СО ВДУВОМ. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ПО МЕТОДУ КРУПНЫХ ВИХРЕЙ И ДВУХПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТУРБУЛЕНТНОСТИ

    ВОЛКОВ К. И., ЕМЕЛЬЯНОВ В. И. — 2008 г.

    Проводится моделирование турбулентных течений в каналах с интенсивным распределенным вдувом при помощи метода крупных вихрей и двухпараметрической k-ε-модели турбулентности. Расчеты выполняются для различных отношений скоростей вдува со стенок канала. Результаты моделирования крупных вихрей для канала с односторонним вдувом хорошо согласуются с данными измерений, в то время как расчеты по k-ε-модели дают менее наполненный профиль скорости в поперечном сечении и существенную погрешность в определении коэффициента поверхностного трения на непроницаемой стенке, а также имеют ряд других недостатков. В случае двухстороннего вдува результаты расчетов по методу крупных вихрей и k-ε-модели согласуются между собой и с данными физического эксперимента.

  • УПРАВЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ПРОФИЛЯ, КОЛЕБЛЮЩЕГОСЯ ПО УГЛУ АТАКИ В ВЯЗКОМ ДОЗВУКОВОМ ПОТОКЕ

    БУЗЫКИН О. Г., КАЗАКОВ А. В. — 2008 г.

    Представлены результаты численного моделирования нестационарного обтекания двумерного профиля дозвуковым потоком вязкого газа при его колебаниях профиля по углу атаки и исследованы возможности управления нестационарными аэродинамическими характеристиками колеблющегося профиля. Исследованы гистерезисные явления, присущие колебательным движениям профилей, определены зависимости подъемной силы и сопротивления при различных законах периодического изменения угла атаки по времени, рассмотрено влияние частоты и амплитуды угловых колебаний профиля на форму гистерезисных кривых. Расчеты выполнены на основе численного решения нестационарных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса (уравнения Рейнольдса) с использованием для замыкания £-со-модели турбулентности с моделированием ла-минарно-турбулентного перехода.

  • УПРАВЛЕНИЕ БЛИЖНИМ ВИХРЕВЫМ СЛЕДОМ СТРЕЛОВИДНОГО ПОЛУКРЫЛА С ПОМОЩЬЮ МИНИ-ЩИТКОВ

    ЖИГУЛЕВ С. В., КОГАН М. И., КУРЯЧИЙ А. П., ЛИТВИНОВ В. М., УСПЕНСКИЙ А. А. — 2008 г.

    Исследовано влияние мини-щитков на структуру течения в ближнем вихревом следе за моделью стреловидного полукрыла. В дозвуковой аэродинамической трубе выполнены измерения распределений осредненной по времени скорости течения в сечении, нормальном к вектору скорости набегающего потока и находящемся на расстоянии 3.8 полуразмаха крыла от его задней кромки. При установке мини-щитков как на верхней, так и нижней поверхностях крыла в указанном сечении потока наблюдаются два вихря (концевой и дополнительный) с одинаковым знаком завихренности, разделенные обширной областью завихренности противоположного знака. Оценено влияние угла атаки модели на интенсивности концевого и дополнительного вихрей.

  • УПРАВЛЕНИЕ ВОЗМУЩЕНИЯМИ В ГИПЕРЗВУКОВОМ УДАРНОМ СЛОЕ НА ПЛАСТИНЕ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ С ПОВЕРХНОСТИ

    КУДРЯВЦЕВ А. Н., МАСЛОВ А. А., МИРОНОВ С. Г., ПОПЛАВСКАЯ Т. В., ЦЫРЮЛЬНИКОВ И. С. — 2008 г.

    Приведены результаты трубного эксперимента по совместному воздействию на гиперзвуковой вязкий ударный слой на пластине (М∞ = 21) периодических акустических возмущений быстрой моды внешнего потока и возмущений, генерируемых на передней кромке пластины. Продемонстрирована возможность эффективного управления интенсивностью пульсаций плотности в ударном слое пластины с помощью возмущений, вводимых с ее передней кромки. Для условий эксперимента выполнено прямое численное моделирование подавления (усиления) возмущений при одновременном воздействии на ударный слой двумерных акустических волн быстрой моды внешнего потока и источника двумерных возмущений типа вдув-отсос вблизи передней кромки пластины. Показано хорошее совпадение результатов эксперимента и расчета.