Мешков Е.Е., Мокрецов Р.В., Смагин И.Р. «О возможности реламинаризации в зоне РТ-перемешивания под действием ускоренного сдвигового течения» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 3-5 (2019)

Разработана методика экспериментального исследования влияния ускоренного сдвигового течения на развитие неустойчивости Рэлея–Тейлора (РТ) на границе двух жидкостей с малым числом Атвуда. С применением аналога метода лазерного ножа (флюоресценция под действием лазерного излучения) получены данные о структуре зоны РТ перемешивания и подтверждение стабилизации неустойчивости под действием ускоренного сдвигового течения.

Хабибуллин И.Л., Хисамов А.А. «Нестационарная фильтрация в пласте с трещиной гидроразрыва» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 6-14 (2019)

В настоящее время для интенсификации нефтегазодобычи из коллекторов с трудноизвлекаемыми запасами широко используются технологии гидроразрыва пластов. Моделирование процессов фильтрации в пластах с трещинами гидроразрыва достаточно полно развито в приближении стационарной фильтрации. Нестационарные процессы распределения давления рассмотрены применительно к теории гидродинамических методов исследований скважин, в которой рассматриваются асимптотически ограниченные интервалы изменения координат и времени (расстояния порядка радиуса скважины и времена, намного меньшие, чем характерное время процесса фильтрации). В то же время в коллекторах с трудно извлекаемыми запасами (малые проницаемости пласта и высоковязкие нефти) продолжительность нестационарных процессов распределения давления может быть одного порядка с характерным временем фильтрации в пласте. В данной работе представлены новые аналитические решения задачи о нестационарном распределении давления вокруг скважины, пересеченной вертикальной трещиной. Научная новизна работы заключается в том, что в модели учитывается сжимаемость жидкости в трещине и фильтрация жидкости не только в трещине, но и в пласте. Решения задач построены методом преобразований Лапласа. В частных случаях из полученных решений следуют известные в литературе выражения. Проведен анализ полученных аналитических решений, позволяющий определить основные характерные особенности рассматриваемых процессов фильтрации.

Шефер И.А. «Влияние поперечного перепада температур на устойчивость двухслойных течений жидкости с испарением» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 15-25 (2019)

В рамках сопряженной задачи исследуется линейная устойчивость совместного течения испаряющейся жидкости и парогазовой смеси в условиях неоднородного нагрева. Для описания двухслойного течения используется точное решение уравнений Навье–Стокса в приближении Буссинеска, учитывающее влияние ненулевых продольного и поперечного температурных градиентов, а также прямого и обратного термодиффузионного эффектов в парогазовом слое и на межфазной границе. Для систем с различной толщиной жидкого слоя изучено влияние приложенной внешней тепловой нагрузки на основные характеристики течений, их структуру, паросодержание, массовую скорость испарения и устойчивость. Выделены типичные формы характеристических возмущений, описаны механизмы неустойчивости и определены критические тепловые нагрузки, приводящие к потере устойчивости при малых поперечных перепадах температуры.

Крашенинников С.Ю., Семенёв П.А. «О двух механизмах шумообразованияв турбулентных струях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 26-39 (2019)

Анализируются особенности процессов шумообразования в турбулентных струйных течениях. Рассмотрены два возможных процесса: шум диссипирующей турбулентности и шум, создаваемый крупномасштабными возмущениями в турбулентном потоке, сопровождающими распространение турбулентных струй. Для оценки первого указанного эффекта использованы данные теории и экспериментальных исследований статистической теории турбулентности. Для анализа процесса образования шума крупномасштабными возмущениями использованы данные вычислительных экспериментов, в которых проводился непосредственный нестационарный расчет течения в дозвуковых турбулентных струях при использовании LES технологии, а также данные экспериментов. Показано, что шум крупномасштабных возмущений удовлетворительно воспроизводится при вычислительном моделировании и его свойства соответствуют экспериментам по исследованию шумообразования в струях; вклад шума диссипирующей турбулентности в общей шум струи представляется незначительным.

Сурешкумар А., Сридхар Б.Т.Н. «Экспериментальное исследование распада и размывания перерасширенной треугольной сверхзвуковой струи» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 40-51 (2019)

Выполнены эксперименты с перерасширенными треугольными равносторонними сверхзвуковыми струями при числе Маха 1.8 и числах Рейнольдса 6.71·10⁵ и 4.81· 10⁵. Цель работы состояла в исследовании характеристик размывания и распада струи путем измерения полного давления вдоль ее центральной линии и в поперечном направлении. Ударно-волновая структура струи изучена на основе щлирен-изображений. Вышеприведенные числа Рейнольдса соответствуют полным давлениям на входе сопла 550 кПа (6.71· 10⁵) и 360 кПа (4.81· 10⁵). Для сравнения аналогичные эксперименты выполнены для случая кругового сопла при тех же значениях площади выходного сечения и отношения площадей (1.44) и при тех же полных давлениях. Экспериментальные данные показывают, что треугольная струя имеет меньшую, чем круговая, длину сверхзвукового ядра, причем уменьшение составляет 34.25% при 360 кПа и 31.11% при 550 кПа. Падение полного давления в треугольной струе происходит резче и ближе к выходному сечению, чем для круговой струи. Поперечные распределения полного давления показывают, что степень размывания треугольной струи меньше в окрестности ее углов, чем в центральных частях сторон треугольника.

Филатов Е.В., Якимов А.Ю. «Волнообразование перед глиссирующей пластинкой» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 52-58 (2019)

Представлены результаты проведенных в гидроканале МГУ экспериментов по движению пластинки, жестко закрепленной на динамометрической тележке. Исследовались волновой след за телом и течение перед ним в жидкости конечной глубины при околокритических скоростях движения и малых углах глиссирования. Наблюдения показали, что стационарный периодический волновой след возникает вместе с носовой волной неизменной формы, а при отставании кормовых волн возбуждаются волны перед глиссирующей пластинкой. Получено экспериментальное подтверждение известной формулы Рассела для амплитуды уединенной волны. С точностью до малых параметров показано ее совпадение с результатом М.А. Лаврентьева. Приводятся результаты численного моделирования условий эксперимента с использованием программного комплекса XFlow™. Результаты экспериментов в гидроканале совпадают с численными.

Дудин Г.Н., Нейланд В.Я. «О влиянии температурного факторана распространение возмущений при гиперзвуковом обтекании скользящей пластины» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 59-69 (2019)

Рассмотрено течение в пространственном ламинарном пограничном слое на скользящей пластине конечной длины на режиме сильного вязко-невязкого взаимодействия с гиперзвуковым потоком. В окрестности передней кромки проведены разложения функций течения в ряды в предположении, что на задней кромке пластины задается донное давление, величина которого зависит от поперечной координаты. Установлено, что в полученные разложения входит неопределенная функция и ее производная по поперечной координате. Сформулированы и численно решены соответствующие краевые задачи, найдены собственные числа и показано, что показатель степени в третьем члене разложения отличается от второго только на единицу. Исследовано влияние температуры поверхности пластины на характеристики течения и на индуцирование трехмерных возмущений.

Григорьев А.И., Колбнева Н.Ю., Ширяева С.О. «Квадрупольное электромагнитное излучение заряженной капли, осциллирующей в суперпозиции коллинеарных гравитационного и электростатического полей» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 70-82 (2019)

В аналитических расчетах первого порядка малости по безразмерной амплитуде осцилляций заряженной электропроводной капли, неподвижной в суперпозиции гравитационного и электростатического полей, найдено аналитическое выражение для квадрупольного момента капли, обусловленного наличием собственного и индуцированного зарядов на ее поверхности. Во втором порядке малости по квадрату отношения характерного линейного размера капли к длине излучаемой волны оценена интенсивность электромагнитного излучения от капли, генерируемого изменением во времени величины ее квадрупольного момента.

Афанасьев А.А. «Осредненная асимптотическая модель двухфазной фильтрации в трещиновато-пористых средах» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 83-92 (2019)

Рассмотрено решение классической в теории фильтрации задачи Баклея–Леверетта, обобщенной на случай двухфазных течений в трещиновато-пористых средах. В этом случае несмешивающееся вытеснение жидкостей в пористой среде осложняется отсутствием локального капиллярного равновесия между поровыми пространствами различного масштаба, а решение задачи в случае общего положения не автомодельное. Рассмотрена фильтрация в предельном случае больших масштабов по времени, когда устанавливается капиллярное равновесие, а распределения параметров течения, как показано в работе, стремятся к автомодельной асимптотике. Получены осредненные уравнения равновесной фильтрации для эффективной одинарной пористой среды, описывающие данную асимптотику.

Цыпкин Г.Г. «Фазовый переход вода–лед в ненасыщенном грунте при наличии капиллярного давления» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 93-101 (2019)

Сформулирована задача образования льда в ненасыщенном грунте при наличии градиента давления и капиллярных сил. Выведена полная система условий на поверхности кристаллизации. Проведено исследование одномерной задачи в автомодельной постановке. Исследована зависимость количества образующегося льда от параметров задачи. Получено, что при снижении давления на охлаждающей стенке, вызывающем подток воды к фронту, а также при более интенсивном режиме охлаждения, насыщенность образующегося льда увеличивается. Увеличение давления приводит к оттоку воды от фронта и уменьшению льдонасыщенности.

Вань А., Фань Ч., У Я., Юй Я. «Динамический срыв потока с тонкого профиляи срыв у передней кромки колеблющегося крылапри малых числах Рейнольдса» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 102-116 (2019)

Исследованы нестационарные аэродинамические характеристики плоской пластины и профиля NACA 0012, колеблющихся по углу атаки в окрестности угла статического срыва потока при малом числе Рейнольдса 3.2·10⁴. Кинематика колебательного движения описывается синусоидальной функцией с различными частотой и амплитудой колебаний. Исследование для двумерного случая проведено как экспериментальными, так и численными методами. Цель экспериментов состояла в непосредственном измерении аэродинамических сил и момента. При численном моделировании нестационарное поле течения и коэффициенты подъемной силы (CL) рассчитывались с использованием гамма-тета SST (Shear Stress Transport) модели турбулентности. Имеет место хорошее качественное согласование расчетных и экспериментальных данных по CL, что указывает на адекватность модифицированной RANS модели для расчета переходных течений. В целом динамические эффекты сильнее проявляются в случае профиля NACA 0012, чем для пластины. При фиксированном значении приведенной частоты форма петли гистерезиса CL имеет некоторые характерные особенности, а именно: процесс присоединения потока при движении вниз для NACA 0012 протекает медленнее, чем для пластины, так что имеет место медленный переход для CL, а с задней кромки даже при малых углах атаки сходят стационарные вихри, что приводит к локальной неустойчивости CL. Исследование влияния приведенной частоты и амплитуды показало, что угол атаки, соответствующий максимуму CL, более чувствителен к изменениям первого параметра, а параметром, определяющим угол динамического срыва потока, как для пластины так и для профиля NACA 0012, является приведенная угловая скорость тангажа α. Помимо того, результаты, полученные при K=0.07, показывают, что при максимальном угле атаки коэффициенты подъемной силы и сопротивления близки к их статическим значениям для крыльев изученной геометрии и в рассмотренном диапазоне амплитуд.

Тугазаков Р.Я. «Турбулентноe течение при сверхзвуковом пространственном обтекании пластины» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 117-124 (2019)

На языке эволюции вихрей показан процесс перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный по цепочке: усиление внешних слабых возмущений до интенсивных волн, которые приводят к турбулентному течению с внутренними масштабами задачи. Получена самоподдерживающаяся турбулентность, представлены картины течения на поверхности пластины и также структуры потока внутри турбулентного пограничного слоя c выбросами жидкости с поверхности пластины в виде "берстинга". Вычислены основные параметры течения: частота и интенсивность пульсаций газа в турбулентных пятнах. Отмечено выполнение подобия локальной турбулентности. Исследование проведено прямым численным моделированием обтекания пластины с М=2 в рамках нестационарных уравнений Навье–Стокса без привлечения моделей турбулентности.

Васильев Е.И. «Исследование сингулярности теченияв тройной точке стационарного нерегулярного маховского отражения ударной волныв плоском канале» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 125-134 (2019)

В рамках модели Эйлера рассмотрена задача стационарного маховского отражения ударной волны в плоском канале с акцентом на исследование параметров течения в тройной точке. В аналитическом исследовании использована локальная теория для криволинейных ударных волн. Получено условие на исходные данные задачи, при которых в тройной точке реализуется сингулярность. В условиях сингулярности градиенты параметров течения и кривизна фронтов ударных волн и тангенциального разрыва в тройной точке обращаются в бесконечность. В численном исследовании использован разностный метод Годунова второго порядка и новая технология стягивающейся к тройной точке сетки в сочетании с выделением разрывов. Расчеты подтвердили аналитически предсказанную границу сингулярности. Дополнительные численные эксперименты показали, что граница сингулярности сохраняется при введении искусственных источников в уравнение энергии. Эти результаты позволяют выдвинуть гипотезу, что сингулярность в тех же границах реализуется и для других двумерных течений с нерегулярным отражением ударных волн.

Ванг Дж.М., Ванг Х., Ма Й., Минг К.Дж., У Дж.К. «Характеристики течения в сверхзвуковой открытой полости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 135-149 (2019)

Течение в открытой полости подвержено интенсивным самоподдерживающимся осцилляциям. Это нестационарное течение, характеризуемое множественными тонами, порождает мощные пульсации давления. В работе течение в полости при числе Маха набегающего потока 1.19 моделируется при помощи метода отсоединенных вихрей. Для лучшего понимания процессов переноса сдвигового слоя и частотных характеристик поле скорости потока на середине ширины полости изучено посредством разложения по динамическим модам (DMD). Выделены три первые моды сверхзвукового течения в полости и при их помощи описана конфигурация течения на доминирующих частотах; этим DMD-модам соответствуют течения с двумя, тремя и четырьмя вихрями. Предложены упрощенные модовые структуры, позволяющие определить динамику течения в сверхзвуковой полости. Когда волна сжатия, являющаяся частью петли обратной связи, сталкивается с волной вытеснения в определенном месте, возникает явление, аналогичное звуковому удару, производящее очень сильный шум в полости.

«Поправка» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 150 (2019)

В статье Х.Ф. Валиева и А.Н. Крайко "Истечение идеального газа из цилиндрического или сферического источника в пустоту" (Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 5. С. 17-28) исправления: на стр. 19 в формулах (1.3); на стр. 20 в уравнениях (2.1). Все результаты статьи получены с использованием правильной формулы и уравнения.