Чепрасов С.А. «Особенности турбулентной струи при больших сверхзвуковых скоростях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 32-38 (2018)

Представлены результаты моделирования методом крупных вихрей турбулентной сверхзвуковой струи при M=5. Проводится анализ структурных особенностей турбулентности, образующихся в этом течении. Оцениваются возможности метода крупных вихрей и трудности моделирования эффектов сжимаемости в струйных течениях при высоких значениях числа Маха. Численно воспроизведены такие особенности сверхзвуковой струи, как локальные турбулентные скачки уплотнения и волны Маха. Показано, что траектории эжекционного течения вблизи струи располагаются вдоль фронта волн Маха. В струе обнаружены анизотропные турбулентные структуры, продольный масштаб которых на порядок превосходит поперечный. Оценка вклада бароклинных эффектов показала их слабое влияние на порождение завихренности в рассмотренном струйном течении.

Зыбин К.П., Копьев А.В. «К вопросу о модели возникновения вихревых структур в изотропном турбулентном потоке» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 39-56 (2018)

Известно, что турбулентность характеризуется перемежаемостью, что проявляется, в частности, в развитии неизотропных нестационарных интенсивных мелкомасштабных вихревых структур. В работе показано, что исходя из общих уравнений динамики жидкости можно дать количественные оценки явлению раскручивания и вытягивания небольших жидких частиц из инерционного интервала изотропной турбулентности. Само явление, названное ранее пируэт-эффектом, раскрывает механизм образования интенсивных структур в мелкомасштабной турбулентности. В работе построена линейная стохастическая лагранжева модель, в которой получено кинетическое уравнение на функцию распределения квадрата косинуса угла между завихренностью и собственным вектором тензора скоростей деформации жидкой частицы, а также аналитически посчитаны асимптотики зависимости от времени этой величины при больших и малых временах. Результаты находятся в хорошем согласии с результатами проведенных ранее экспериментов и численных расчетов. Проведенный анализ показывает, что линейные процессы, возможно, играют основную роль в некоторых процессах принципиально нелинейного явления изотропной турбулентности. Предлагаемая модель позволяет проанализировать статистику собственной динамики небольших жидких частиц в инерционном интервале, что может оказаться полезным при замыкании уравнений, описывающих перемежаемые турбулентные течения.

Дерюгин Ю.Н., Зеленский Д.К., Жучков Р.Н., Емельянова Я.В., Павлов Г.А., Смирнов А.Л. «Моделирование характеристик системы сверхзвуковых струй в атмосфере углекислого газа» Письма в Журнал технической физики, 44, № 24, с. 59-66 (2018)

Выполнено моделирование структуры и процессов тепломассообмена в системе выхлопных струй тормозных двигателей космических аппаратов при спуске в атмосфере Марса. Учтено, что система струй представляет собой химически реагирующую газовую среду, образованную выхлопными газами и атмосферой планеты, находится при достаточно высоких температурах и характеризуется развитой турбулентностью. Для реалистичных условий получены расчетные поля полного набора параметров среды, образованной системой взаимодействующих сверхзвуковых выхлопных струй тормозных двигателей спускаемого космического аппарата в атмосфере планеты.