Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2018, № 3

 

Абрамова О.А., Ахатов И.Ш., Гумеров Н.А., Питюк Ю.А., Саметов С.П. «Численно-экспериментальное изучение динамики пузырька, контактирующего с твердой поверхностью» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 3-13 (2018)

Предложен комплексный численно-экспериментальный метод исследования трехмерной динамики пузырька, находящегося в контакте с поверхностью, под действием акустического поля. Численный подход основан на методе граничных элементов для потенциальных течений, который особенно эффективен для решения задач в трехмерной постановке. Применение набирающих популярность гетерогенных архитектур ЭВМ, состоящих из центральных и графических процессоров, позволяет увеличить масштаб задачи и значительно ускорить расчеты. Проблемы с дестабилизацией сетки решаются использованием сферического фильтра. Для описания динамики контактной линии рассматривается полуэмпирический закон движения. Экспериментальный метод основан на высокоскоростной видеорегистрации и оптической микроскопии. Пузырек воздуха находится в контакте с внутренней поверхностью экспериментальной ячейки, выполненной из оргстекла и заполненной дистиллированной водой. Акустическое поле в ячейке образуется дисковым акустическим излучателем и измеряется с помощью гидрофона. Рассматривается поведение пузырька, контактирующего с гидрофильной поверхностью с закрепленной или движущейся контактной линией. Исследуются поверхностные и объемные колебания пузырька. Результаты численного моделирования качественного согласуются с экспериментальными данными.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 3-13 (2018) | Рубрика: 06.05

 

Беляев И.В., Бычков О.П., Зайцев М.Ю., Копьев В.А., Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Фараносов Г.А., Чернышев С.А. «Разработка стратегии активного управления волнами неустойчивости в невозбужденных турбулентных струях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 14-27 (2018)

Исследуется возможность управления волнами неустойчивости в слое смешения дозвуковой невозбужденной струи. Эти волны могут являться источниками шума как в свободных струях, так и в струях в компоновке. В работе реализован метод экспериментальной диагностики волн неустойчивости в ближнем поле струи с помощью многомикрофонной азимутальной решетки. Полученные данные о пульсациях ближнего поля использованы для тестирования предложенной авторами стратегии управления, заключающейся в узкополосной скользящей фильтрации исходного сигнала и формировании узкополосного управляющего воздействия исходя из линейного принципа суперпозиции сигналов. Результат работы представляет собой следующий шаг к реализации активной системы управления, подавляющей естественные волны неустойчивости в турбулентной струе.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 14-27 (2018) | Рубрика: 08.05

 

Гималтдинов И.К. «Особенности динамики волны пузырьковой детонации в трубчатых кластерах» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 28-39 (2018)

Исследованы особенности перехода детонационной волны из трубчатого объема пузырьковой жидкости, ограниченного слоем "чистой" жидкости, в область однородной пузырьковой жидкости. Показано, что детонационная волна, распространяющаяся в трубчатом пузырьковом кластере, при переходе участка, где радиус кластера скачком увеличивается, может срываться из-за двумерного рассеяния волны в расширяющейся зоне, несмотря на увеличение энергоемкости системы.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 28-39 (2018) | Рубрика: 08.11

 

Могилевский Е.И., Шкадов В.Я. «Анализ устойчивости стекающей пленки на плоскости с синусоидальными неровностями» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 40-53 (2018)

Рассматривается стекание пленки вязкой жидкости по вертикальной стенке с синусоидальным рельефом. С использованием теории Флоке изучена линейная устойчивость стационарного течения к периодическим по времени возмущением. Показано, что изменение коэффициентов усиления возмущений при нанесении неровностей пропорционально второй степени их амплитуды. В зависимости от параметров рельефа возможно как расширение области неустойчивости, так и стабилизация некоторых возмущений. Значения коэффициентов усиления получены численно и аналитически в приближении малой амплитуды неровностей. Проведено моделирование развития волн из малых возмущений в рамках нелинейных уравнений, обнаружено образование структур, длина волны которых существенно превышает пространственный период рельефа.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 40-53 (2018) | Рубрика: 06.11

 

Бодров Е.В., Змушко В.В., Невмержицкий Н.В., Разин А.Н., Сеньковский Е.Д., Сотсков Е.А. «Расчетно-экспериментальное исследование развития турбулентного перемешивания в газовой слойке при прохождении ударной волны» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 54-62 (2018)

Представлены экспериментальные данные и результаты прямого численного моделирования течения, возникающего в трубе постоянного сечения при прохождении ударной волны через трехслойную газовую систему. Трехслойная система сформирована в результате постановки в трубе двух тонких пленок и заполнения пространства между ними газами различной плотности. Первая контактная граница (тонкая пленка) наклонена под углом 45° к фронту ударной волны, вторая расположена параллельно фронту. Ударная волна формируется на левом конце трубы и движется в сторону первой контактной границы с числом Маха M=2.4. Выполнено сравнение результатов моделирования задачи с экспериментальной информацией.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 54-62 (2018) | Рубрика: 08.10

 

Балашов А.А., Дудин Г.Н. «Исследование обтекания пластины в режиме сильного взаимодействия» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 63-70 (2018)

Исследовано обтекание пластины конечной длины потоком вязкого газа в режиме сильного взаимодействия. Приведены разложения функций течения в окрестности передней кромки, сформулированы и совместно решены краевые задачи для вязкой и невязкой областей течения. Исследовано влияние показателя адиабаты и температурного фактора на характеристики течения в этих областях и собственное число, определяющее интенсивность передачи возмущений вверх по потоку. Показано, что в неавтомодельном случае также возникает переходный слой на внешней границе пограничного слоя.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 63-70 (2018) | Рубрика: 08.15

 

Диденкулова И.И., Пелиновский Е.Н., Родин А.А. «Накат длинных волн на плоский и "безотражательный" откосы» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 71-77 (2018)

При помощи вычислительного комплекса CLAWPACK выполнено численное исследование наката длинных волн на два типа откосов в рамках нелинейной теории мелкой воды. Один из откосов представляет собой плоский откос, широко используемый в лабораторных и численных экспериментах; второй – так называемый "безотражательный" откос (h∼x4/3, где h – глубина бассейна, x – расстояние от уреза). В случае очень малых амплитуд волны при отсутствии обрушения высота наката на безотражательном пляже превышает высоту наката на плоский откос. С увеличением амплитуды волн эффекты обрушения сказываются сильнее на безотражательном пляже, и высота наката становится меньше.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 71-77 (2018) | Рубрика: 08.03

 

Кириловский С.В., Маслов А.А., Миронов С.Г., Поплавская Т.В. «Применение скелетной модели высокопористого ячеистого материала для моделирования сверхзвукового обтекания цилиндра с передней газопроницаемой вставкой» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 78-86 (2018)

Представлены результаты численного моделирования сверхзвукового (М=4.85) обтекания цилиндра с передней вставкой из высокопористого ячеистого материала в рамках двумерных осесимметричных уравнений Навье-Стокса, осредненных по Рейнольдсу. Для описания фильтрации воздуха в газопроницаемой вставке предложена скелетная модель высокопористой среды, определяющими параметрами которой являются коэффициент пористости (95%) и размер пор (1 мм) реального ячеистого материала. Получены коэффициенты аэродинамического сопротивления модели с различными длинами передней пористой вставки в диапазоне единичных чисел Рейнольдса 6.9×105–13.8×106 м–1 согласующиеся с имеющимися экспериментальными данными, что говорит о соответствии предложенной скелетной модели реальным свойствам высокопористых материалов.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 78-86 (2018) | Рубрика: 04.16

 

Косьянчук В.В., Якунчиков А.Н. «Свободномолекулярное течение газа в канале с изгибающейся границей» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 87-97 (2018)

Проведено численное моделирование свободномолекулярного течения газа через микроканал с подвижными, изгибающимися по волновому закону стенками. Показано, что вероятность прохождения молекул газа через такой канал существенно зависит от безразмерного соотношения волновой скорости движения стенок канала и характерной тепловой скорости молекул газа. Выявлено, что вероятность прохождения также значительно различается при течении газа "по" и "против" направления распространения волн на границе. Обсуждаются приложения данного эффекта как для создания микрогазоразделительных устройств, так и для разработки микронасосов. Исследовано влияние параметров задачи на эффективность данных устройств.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 87-97 (2018) | Рубрика: 08.11

 

Быков Н.Ю. «Об образовании малых кластеров в свободно-расширяющейся струе водяного пара» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 98-107 (2018)

Представлены результаты расчетов истечения водяного пара в вакуум через отверстие в бесконечно тонкой стенке из источника, давление и температура в котором поддерживаются постоянными. Расчеты выполнены методом прямого статистического моделирования и учитывают процессы формирования/распада кластеров воды в поле течения. Рассмотрены переходные по числу Кнудсена режимы истечения пара. Проанализировано влияние процессов кластерообразования на параметры течения, которое становится существенным при мольной доле кластеров от 4% и выше. Продемонстрирован эффект "замораживания" мольных концентраций кластеров с удалением от источника. Исследовано влияние используемых в модели значений вероятности ассоциации мономера и димера при взаимных парных столкновениях на мольную концентрацию димеров. Выполнено сравнение полученных результатов с имеющимися экспериментальными данными.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 98-107 (2018) | Рубрика: 08.11

 

Голубятников А.Н., Ковалевская С.Д. «О прохождении ударной волны сквозь слой заряженного газа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 108-111 (2018)

Приведен класс точных решений уравнений идеальной электрогидродинамики, которые описывают процесс распространения плоской ударной волны по статическому фону с падающей плотностью при наличии гравитационного и продольного электрического полей. Данный класс решений содержит одну произвольную функцию лагранжевой переменной, что позволяет рассмотреть целый ряд физически различных случаев.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 108-111 (2018) | Рубрика: 08.10

 

Ванг Дж.М., Ванг С.Дж., Ванг Х., Ма Й., Мирг К.Дж. «Разложение по динамическим модам течения на стыке крыла и фюзеляжа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 112-122 (2018)

Течения на стыке тел, в частности, течения перед препятствием, помещенным на поверхности, испытывают воздействие встречного градиента давления, что приводит к трехмерному отрыву. В этой области образуется динамически богатая система подковообразных вихрей. В работе изучено взаимодействие потоков на стыке крыла и плоской пластины. Численное моделирование выполнено трехмерным методом крупных вихрей (LES) при числе Рейнольдса Re=1.15×105, определенном по максимальной толщине крыла T и скорости набегающего потока Uref. Сравнение с экспериментом показывает, что данное численное моделирование обеспечивает хорошую точность решений. Для нахождения когерентной динамики течения используется разложение по динамическим модам (DMD) рассчитанного поля течения. Для наглядного определения характеристик колебаний и структур подковообразных вихрей используется разложение поля скорости в плоскости симметрии и выделение двух доминирующих мод. Две эти моды воссозданы и исследованы совместно с модой среднего течения для объяснения скрытой динамики течения. Мода 1 ответственна за слияние подковообразных вихрей, а мода 2 за их деление и растяжение.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 112-122 (2018) | Рубрика: 08.14