Крушенко Г.Г., Решетникова С.Н., Голованова В.В. «Усиление эффекта наномодифицирования алюминиевых сплавов ультразвуком» Решетневские чтения, № 21-1, с. 622-623 (2017)

С целью повышения механических свойств литейных алюминиевых сплавов, широко применяющихся в аэрокосмической отрасли для изготовления литых деталей, была разработана и успешно опробована технология модифицирования расплава нанонопорошками химических соединений при одновременном воздействии ультразвуковых колебаний.

Гордеев В.В., Казутин М.В., Козырев Н.В. «Определение предпочтительных параметров ультразвукового воздействия при изготовлении нанотермита Al/CuO» Южно-Сибирский научный вестник, № 4, с. 121-125 (2017)

Среди известных подходов к изготовлению нанотермитных композиций способ ультразвукового смешения наноразмерных порошков в среде инертной жидкости отличается относительной простотой, безопасностью и применимостью в промышленной технологии. Вместе с тем, сведения о технологических параметрах ультразвукового смешения в доступной литературе ограничены описанием того или иного процесса и не несут информации об изменении свойств нанотермитов в зависимости от технологических параметров изготовления. Целью работы является поиск оптимальных режимов ультразвукового воздействия при изготовлении нанотермита Al/CuO в среде гексана. Суть исследований сводится к определению зависимостей взрывчатых характеристик смеси от интенсивности и продолжительности ультразвуковой обработки. Использовались и сравнивались два способа ультразвукового смешения: в первом смешение осуществлялось в стеклянном стакане, установленном на ультразвуковую баню (мощность источника ультразвуковых колебаний 50 Вт); во втором – в герметичном стальном стакане с помощью погружного источника ультразвуковых колебаний (выходная мощность генератора 120–400 Вт). Выявлен экстремальный характер зависимости силы взрыва от продолжительности обработки. Чем выше интенсивность ультразвукового воздействия, тем быстрее достигается максимальная сила взрыва и тем выше ее абсолютное значение, однако и тем быстрее происходит снижение ее с увеличением продолжительности обработки суспензии сверх оптимального периода. Предположено, что причины снижения взрывчатых свойств могут быть обусловлены избирательной коагуляцией частиц одного компонента, либо концентрацией частиц одного компонента вокруг частицы другого с образованием «защитной» оболочки. Оба этих процесса препятствуют межфазному взаимодействию компонентов нанотермита в процессе взрывчатого превращения. Определены режимы изготовления нанотермита Al/CuO, обеспечивающие наибольшую силу взрыва.

Казимарданов М.Г., Мингалев С.В., Любимова Т.П., Гомзиков Л.Ю. «Моделирование распада пленки на капли в результате развития неустойчивости Кельвина–Гельмгольца» Вычислительная механика сплошных сред, № 4, с. 416-425 (2017)

С помощью метода объема жидкости изучается срыв набегающим высокоскоростным потоком воздуха капель с поверхности жидкой пленки (в качестве жидкости была рассмотрена вода) в результате развития неустойчивости Кельвина–Гельмгольца. Разработан подход к моделированию первичного распада, и на его основе исследована сеточная сходимость и выбран оптимальный размер элементов сетки, а также проведен расчет первичного распада пленки в канале. Получены зависимости усредненных величин угла отброса, модуля скорости и среднего заутеровского диаметра капель от продольной по отношению к каналу координаты Показано, что последовательное усреднение по ансамблю капель и по времени позволяет построить гладкие координатные зависимости характеристик ансамбля капель. При этом значение наиболее важного для инженерных приложений параметра – среднего заутеровского диаметра D₃₂ (его величина равна отношению среднего объёма капель к их средней площади), оказывается близким к тому, которое можно получить по полуэмпирической формуле, известной из литературы, построенной на основе эксперимента, в котором жидкий воск распылялся высокоскоростным потоком. Характер зависимости среднего заутеровского диаметра от толщины слоя жидкости в качественном отношении также согласуется с найденным в эксперименте. Исследование сеточной сходимости показало, что число самых мелких капель быстро растет при уменьшении пространственного шага сетки. Однако вклад от этих капель в усредненные характеристики остается незначительным, вследствие чего не имеет смысла уменьшать размер ячейки сетки для учета мелких капель.

Ван Ч., Заболотнов Ю.М. «Анализ динамики развертываемой тросовой cистемы, состоящей из двух наноспутников» Математическое моделирование, 30, № 1, с. 17-30 (2018)

Исследуется динамика процесса формирования космической тросовой системы, состоящей из двух наноспутников на орбите спутника Земли. Рассматриваются стадии разделения наноспутников и развертывания системы при заданной конечной длине троса. Разработана математическая модель движения системы, учитывающая угловое движение концевых тел, растяжимость троса, динамику работы управляющего устройства для выпуска троса. Для развертывания системы предлагается простой параметрический закон, в рамках которого обеспечиваются ограничения на угловое движение наноспутников относительно направления троса. Проводится сравнение численных результатов, полученных по построенной модели и по более простым моделям движения тросовой системы.

Алабужев А.А. «Влияние неоднородности поверхности на четные моды собственных колебаний цилиндрической капли» Математическое моделирование в естественных науках, № 1, с. 163-168 (2017)

Исследуются четные моды собственных колебаний капли несжимаемой жидкости. В равновесном состоянии капля имеет форму цилиндра, ограниченного в осевом направлении параллельными твердыми плоскостями, которые имеют неоднородный коэффициент смачивания. Равновесный краевой угол – прямой. Капля окружена несжимаемой жидкостью другой плотности. Динамика контактной линии учитывается с помощью эффективного граничного условия Хокинга: скорость движения контактной линии предполагалась пропорциональной отклонению краевого угла от равновесного значения. Исследуется конкретный случай такой неоднородности поверхности, которая оказывает влияние только на четные азимутальные моды собственных колебаний.

Григорьев А.И., Ширяев А.А., Ширяева С.О. «Неустойчивость заряженной капли в неоднородном электростатическом поле стержня конечной толщины» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 36-50 (2018)

В аналитических асимптотических расчётах исследована неустойчивость заряженной капли идеальной жидкости в неоднородном электростатическом поле стержня конечной толщины, поддерживаемого при постоянном электростатическом потенциале. Показано, что с увеличением толщины стержня амплитуды мод и частоты осцилляций капли увеличиваются. Критические условия неустойчивости капли снижаются в несколько раз по сравнению с критическими условиями реализации её неустойчивости в электростатическом поле бесконечно тонкой нити, поддерживаемой при постоянном электростатическом потенциале. Найдена аналитическая критическая для реализации неустойчивости заряженной капли в неоднородном электростатическом поле зависимость между зарядовым и полевым параметрами, зависящая от толщины стержня.

Зарубин В.С., Сергеева Е.С. «Применение математического моделирования для определения термоупругих характеристик композитов, армированных наноструктурными включениями» Математическое моделирование, 29, № 10, с. 45-59 (2017)

Построена двухуровневая математическая модель, описывающая термомеханическое взаимодействие элементов структуры композита (нанокластеров, образованных хаотически расположенными анизотропными однослойными углеродными нанотрубками, и частиц матрицы) с изотропной средой, обладающей искомыми термоупругими характеристиками. Эта модель сначала использована для получения методом самосогласования термоупругих свойств нанокластеров, а затем тот же метод применен для описания термомеханического взаимодействия нанокластеров с изотропной матрицей композита. Проведен сравнительный анализ полученных расчетных зависимостей для модулей упругости композита и его температурного коэффициента линейного расширения с двусторонними оценками этих характеристик, установленными на основе двойственной вариационной формулировки задачи термоупругости. Для сравнения также использованы результаты численного эксперимента. Представленные соотношения позволяют прогнозировать термоупругие свойства перспективных композитов, упрочненных нанокластерами.