Джалилиан П., Лю Т. «Аналитическое решение для крупномасштабного вращающегося слоя жидкости с тепловой конвекцией» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 3-11 (2019)

С помощью вспомогательного уравнения Риккати получено солитоноподобное решение для эволюционного уравнения, описывающего деформацию верхней поверхности крупномасштабного вращающегося слоя жидкости с тепловой конвекцией. Полученное решение показывает, что долгоживущая структура вращающегося слоя жидкости зависит от нелинейного слагаемого, связанного с бета-эффектом, и диффузионного члена, обусловленного тепловой конвекцией.

Шамаев А.С., Шумилова В.В. «Асимптотика спектра одномерных собственных колебаний в среде из слоев вязкоупругого материала и вязкой жидкости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 12-24 (2019)

Исследован спектр одномерных собственных колебаний, распространяющихся в слоистой двухфазной среде перпендикулярно ее слоям. Рассмотренная среда состоит из большого числа периодически чередующихся слоев изотропного вязкоупругого материала и вязкой сжимаемой жидкости. Установлено, что указанный спектр состоит из корней трансцендентных уравнений, число которых пропорционально числу слоев исходной среды. При численном решении этих уравнений в качестве начальных приближений к их корням предложено использовать точки спектра одномерных собственных колебаний соответствующей усредненной среды, которые представляют собой корни дробно-рациональных уравнений. Показано, что в качестве начальных приближений следует брать также точки, в которых знаменатели дробей в дробно-рациональных уравнениях обращаются в нуль. Доказано, что точность выбранных начальных приближений увеличивается при одновременном увеличении числа слоев исходной среды и уменьшении их толщины.

Калиниченко В.А. «Регуляризация гравитационных баротропных волн в двухслойной жидкости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 25-37 (2019)

Обсуждаются результаты экспериментов по исследованию влияния верхнего слоя вязкой жидкости на процесс разрушения и регуляризацию стоячей гравитационной волны Фарадея на свободной поверхности двухслойной жидкости в прямоугольном сосуде. Проведено сравнение со случаем стоячих гравитационных волн на свободной поверхности однородных жидкостей, вязкость которых существенно отличается – вода и растительное масло. Рассмотрен эффект увеличения толщины верхнего слоя на предельную крутизну регулярной волны и ее диссипативные характеристики. Показана определяющая роль формирующейся при интенсивных колебаниях несмешивающихся жидкостей эмульсии в подавлении механизма разрушения стоячих волн.

Прокофьев В.В., Такмазьян А.К., Филатов Е.В. «Результаты испытаний судна с различными волновыми движителями в гидроканале» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 38-47 (2019)

Приведены результаты сравнительных исследований для пяти типов волновых движителей, включая движитель типа подводный парус, жесткий профиль с упругими связями и движитель без подвижных элементов, использующий эффект нелинейного взаимодействия волны с рабочим органом движителя. Проведено численное моделирование работы жесткого профиля с использованием пакета XFlow. Исследовано влияние на эффективность положения волнового движителя на корпусе судна, его заглубления, параметров упругих связей, наличия стабилизирующих кормовых устройств. Показано, что для установленного на носу судна жесткого качающегося волнового движителя с упругими связями скорость движения пропорциональна размаху качки носа судна.

Чжу Жуй, Ли Шан, Цзян Цзянхуа, Бао Фэн, Лю Чжижун «Характеристики течения в следе за треугольными призмами» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 48-59 (2019)

Влияние числа Рейнольдса и геометрии треугольной призмы на характеристики течения в следе за телом исследованы путем визуализации течения при помощи пузырьков водорода, посредством численного моделирования и путем измерений скорости по изображениям частиц (Particle Image Velocimetry (PIV)). Основная информация о течении, включая распределения завихренности, осредненные по времени поля течения и данные по турбулентным напряжениям, получена обработкой поля скоростей; на этой основе изучена динамика течения. Результаты моделирования и экспериментов показывают, что отрыв потока происходит только с верхней или нижней вершины донной части тела. С увеличением числа Рейнольдса при фиксированном значении угла при вершине призмы период срыва вихрей уменьшается, а сам срыв вихрей становится более интенсивным. При увеличении угла при вершине тела и фиксированном числе Рейнольдса возрастают период и интенсивность срыва вихрей, а также размеры области следа; это приводит к уменьшению числа Струхаля и росту неустойчивости течения в следе. Увеличение угла при вершине тела приводит к более быстрому росту компоненты скорости U_y, в результате чего замедляется зарождение обратного течения и растет время одного цикла срыва вихря. Ускорение в обратном течении превышает рост компоненты скорости U_x; поэтому время зарождения обратного течения уменьшается с ростом числа Рейнольдса. Основная доля кинетической энергии турбулентности производится за счет величин E_tk1 и E_tk4. Наибольшая степень турбулизации в поперечном направлении достигается для треугольной призмы с углом 75°, что приводит к наибольшему сопротивлению течения в следе.

Алексин В.А. «Численное моделирование взаимодействия нестационарного вдува (отсоса) на поверхности с турбулентным пристенным течением» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 60-74 (2019)

В условиях набегающего потока с высокой интенсивностью турбулентности и воздействия возмущающих факторов вдува (отсоса) в пограничном слое через проницаемый участок поверхности численно исследуются на основе двухпараметрических моделей турбулентности динамические и тепловые характеристики нестационарных пристенных течений. Дается анализ совместного влияния гармонических временных колебаний скорости внешнего невязкого потока и плотности расхода вдува на стенке на развитие нестационарных характеристик тепломассопереноса в турбулентном потоке. Устанавливаются закономерности изменения характеристик течения и теплопереноса при задании переменной во времени плотности расхода на поверхности и постоянного значения. На основе сравнения расчетных результатов изучаются основные механизмы воздействия вдува и отсоса на проницаемом участке и вниз по потоку.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Юдин М.А. «Развитие начальных возмущений в задаче о движении цилиндра, обтекаемого циркуляционным потоком» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 75-83 (2019)

Работа посвящена исследованию устойчивости цилиндра в циркуляционном потоке невязкой несжимаемой жидкости. Исследование устойчивости в простой двумерной системе представляет значительный интерес, так как в этой задаче можно получить аналитическое решение, как для спектральной, так и для начальной задачи. Особый интерес представляет исследование области критического слоя, в которой фазовая скорость возмущений совпадает со скоростью среднего течения, поскольку именно в этой области происходит концентрация возмущений и их безграничный рост.

Бхоранья Р., Винод Н. «Анализ глобальной устойчивости пограничного слоя, развивающегося в пространстве. Влияние продольного градиента давления» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 84-98 (2019)

Выполнен анализ глобальной устойчивости двумерного несжимаемого пограничного слоя при наличии продольного градиента давления. Рассмотрено обтекание симметричного клина при различных значениях безразмерного параметра β_H, характеризующего градиент давления. Градиент давления в направлении течения равен нулю при β_H=0, сопутствующий (отрицательный) при β_H>0 и встречный (положительный) при β_H<0. Базовое течение определяется численным решением уравнения Фолкнера–Скэна. Число Рейнольдса определяется по толщине вытеснения на входной границе течения. Уравнения, описывающие возмущения течения, выведены в системе координат, связанной с телом. Эти уравнения дискретизированы при помощи метода спектральной коллокации Чебышева. Дискретизированные уравнения, совместно с граничными условиями, образуют задачу о собственных значениях, которая решается посредством алгоритма Арнольди. Глобальные временные моды возмущений рассчитаны при β_H=0.022, 0.044 и 0.066 для сопутствующих и встречных градиентов давления. Для всех глобальных мод инкремент возмущений во времени ω_i оказывается отрицательным. При одном и том же числе Рейнольдса Re=340 значения ω_i меньше в случае сопутствующего градиента давления (СГД), чем в случае встречного градиента давления (ВГД). Таким образом, СГД оказывает стабилизирующее влияние на пограничный слой. Сравнение пространственных собственных мод и характеристик усиления возмущений в пространстве для случаев СГД и ВГД показывает, что СГД оказывает стабилизирующее, а ВГД дестабилизирующее влияние на возмущения пограничного слоя.

Нгуен Тат Тханг, Дуонг Нгок Хай «Численное исследование подводного обтекания тонких тел при наличии естественной кавитации» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 99-113 (2019)

Важность кавитационных течений в высокоскоростной подводной гидродинамике обусловлена созданием благоприятного эффекта снижения сопротивления. Придание подходящей формы телу, погруженному в жидкость, может не только обеспечить устойчивость обтекания такого тела, но и максимально увеличить проходимое им расстояние. Для исследования динамики кавитационного течения и взаимодействия между телом и окружающей средой могут быть использованы как физический эксперимент, так и численное моделирование. На эту тему проведен ряд исследований, но влияние формы обтекаемого тела изучено недостаточно. В настоящей работе численно исследовано обтекание погруженных тел при наличии естественной кавитации. Тела отличаются формой и длиной кавитатора; рассматривается их стационарное обтекание. Исследование проводится в рамках модели двухфазной смеси, κ–ε-модели турбулентности и модели кавитации Зварта–Гебера–Беламри (ЗГБ). Выполнено сравнение с опубликованными данными. Изучено обтекание различных тел при наличии естественной кавитации. Предложено модифицированное значение коэффициента сопротивления.

Сайпракаш М., Сентилкумар С., Кадам сунил Дж., Рампратар С.П., Шанмугам В., Балу Дж. «Влияние угла атаки и радиуса затупления на распределение скорости нагрева затупленных моделей при гиперзвуковых скоростях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 114-128 (2019)

Исследуется влияние радиуса затупления на распределение интенсивности теплопереноса вдоль линии торможения и на поверхности затупленного тела. Эксперименты выполнены в гиперзвуковой ударной трубе при гиперзвуковом числе Маха, равном 6.56 и половине угла раствора затупленного конуса 11.38° с радиусом затупления 0.2R, где R – радиус основания модели. Кроме того, эксперименты выполнены при числе Маха, равном 7.32 и половине угла раствора затупленного конуса модели 13.87° с радиусом затупления 0.18R, где R – радиус основания. Тест выполнен при энтальпии в точке торможения 1.4 и 2 МДж/кг с эффективным временем теста 3.5 мс. Измерения конвективного теплопереноса выполнены на модели с двумя разными углами атаки, а именно, 0 и 5° с углами поворота, равными 0, 90 и 180° с датчиками из тонкой платиновой пленки. Для моделирования течения около затупленной модели при разных числах Маха был использован пакет ANSYS-Fluent. Отход ударной волны, измеренный с помощью шлирен-фотографий, сравнивается с теорией и результатами исследования методами вычислительной гидродинамики для обеих конфигураций. Измеренное значение нагрева в точке торможения сравнивается с теоретическим значением, вычисленным по формуле Фэя–Ридделла и полученным с помощью численного моделирования. Измеренная скорость теплопереноса больше для конфигурации 1 по сравнению с конфигурацией 2. Увеличение интенсивности теплопереноса обусловлено бoльшим перепадом плотности на ударной волне и уменьшенной толщиной ударного слоя. Измеренная толщина ударного слоя составляла 2.06 мм при числе Маха 6.56 и 3.45 мм при числе Маха 7.32. Интенсивность теплопереноса больше при числе Маха 6.56 по сравнению с числом Маха 7.32.

Суржиков С.Т. «Анализ экспериментальных данных по конвективному нагреву модели марсианского спускаемого аппарата с использованием алгебраических моделей турбулентности» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 129-140 (2019)

Выполнено расчетное исследование экспериментальных данных по конвективному нагреву лобовой поверхности модели спускаемого аппарата Mars Science Laboratory (MSL) при ее пространственном обтекании в широком диапазоне изменения чисел Рейнольдса. Показано, что использование алгебраических моделей турбулентности Болдуина–Ломакса и модели смешения Прандтля совместно с усредненными по Рейнольдсу уравнениями Навье–Стокса позволяет получить удовлетворительное согласие с экспериментальными и расчетными данными других авторов.

Голубятников А.Н., Ковалевская С.Д. «Слабые ударные волны в заряженном газе» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 141-144 (2019)

В рамках идеальной электрогидродинамики рассматривается вопрос о распространении плоских разрывов относительно малой амплитуды в слое неоднородно заряженного газа в переменном электрическом поле и постоянном поле силы тяжести. Выведены транспортные уравнения для амплитуд, имеющие вариационную природу, и дано точное решение задачи о слабом разрыве, в приближении к которому затем решается задача о слабой ударной волне. Рассмотрены примеры распространения волны по произвольному равновесному начальному состоянию, а также по твердотельно движущемуся слою газа в переменном внешнем поле.

Анкудинов А.Л. «Подобие течений многоатомного газа в кинетическом ударном слое» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 145-150 (2019)

Рассмотрена двумерная задача высокоскоростного неравновесного обтекания поверхности однородным многоатомным газом, сформулированная на базе макрокинетических 13-моментных уравнений с использованием приближения двуслойного тонкого вязкого ударного слоя (ТВУС) около нетонких тел. Предложен класс переменных подобия, которые позволяют исследуемую сложную кинетическую проблему свести к хорошо изученной навье–стоксовской задаче ТВУС.