Васильев А.Ю., Сухановский А.Н., Фрик П.Г. «Структура и динамика крупномасштабной циркуляции в турбулентной конвекции при высоких числах Прандтля» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 42-49 (2020)

Экспериментально исследованы структура и динамика крупномасштабной циркуляции в турбулентной конвекции Рэлея–Бенара в кубической полости для жидкостей с умеренными и высокими числами Прандтля (от 3.5 до 64). Разложение двумерных полей скорости на фурье-моды показало, что при изменении числа Прандтля от 3.5 до 24 в течении доминирует одна крупномасштабная мода. При дальнейшем росте числа Прандтля структура течения существенно меняется и энергия распределяется между несколькими основными фурье-модами. Происходит также существенное изменение временной динамики доминирующей моды.

Леманов В.В., Лукашов В.В., Шаров К.А. «Переход к турбулентности через перемежаемость в инертных и реагирующих струях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 50-59 (2020)

Выполнено экспериментальное исследование дозвуковых течений различных газов в ближнем поле инертных и реагирующих струй. Струи истекали из длинных трубок диаметром 2–8 мм в воздушное пространство при низких числах Рейнольдса 400–5000. В качестве рабочего тела использовались: для инертных изотермических струй – воздух, двуокись углерода, пропан, фреон-22; для реагирующих струй – пропан в смеси с инертным разбавителем (СО₂). В инструментарий входили гильберт-визуализация, PIV, термоанемометрия и зондовая термометрия. Впервые обнаружен сценарий перехода к турбулентности через механизм перемежаемости в инертных и реагирующих струях. Он реализуется в диапазоне чисел Рейнольдса 1900–3500, когда внутри источника струи – в трубке происходит ламинарно-турбулентный переход в отсутствие искусственных возмущений. Турбулентные пятна, образующиеся в трубе в переходном режиме, имеют статистический характер и достаточно устойчивы в ближнем поле струи. Распространяясь вниз по течению, они оказывают существенное воздействие на динамику свободной струи и диффузионного факела.

Бойчук И.П., Гринек А.В., Бойчук А.И. «Предсказание широкополосного шума открытого ротора при помощи аналитического моделирования» Морские интеллектуальные технологии, 4, № 4, с. 86-91 (2020)

Представлено исследование аналитического метода расчета широкополосного шума взаимодействия турбулентного следа, сходящего с лопастей переднего винта, с лопатками заднего. Метод основывается на методе Амита. Нестационарная нагрузка на задний ротор моделируется с помощью теории тонкого профиля. Для вычисления аэродинамических сил используется теория полос. Турбулентный след задается моделью однородной изотропной турбулентности. Такая модель позволяет исследовать влияние количества лопаток, расстояния между винтами и скорости вращения винтов на образование широкополосного шума. В работе предложены алгоритмы расчета уровней звукового давления и звуковой мощности широкополосного шума, а также разработан программный комплекс, использующий среду и язык программирования MATLAB. Показано, что корректировка способа вычисления дискретных турбулентных волновых чисел приводит к уточнению предсказания шума в области 400–700 Гц. Увеличение пределов суммирования при вычислении бесконечных сумм сказывается на точности предсказания шума незначительно. Ключевые слова: широкополосный шум, взаимодействие турбулентного следа с лопастями, открытый ротор, метод Амита

Алексин В.А. «Применимость двухпараметрических моделей турбулентности при моделировании взаимодействия пристенных течений с вдувом и отсосом на проницаемых поверхностях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 60-73 (2020)

Представлен анализ применимости двухпараметрических моделей турбулентности для исследования воздействия турбулентности высокой интенсивности набегающего потока на характеристики пристенного течения и теплообмена в стационарном и нестационарном пограничных слоях при условиях вдува и отсоса на проницаемых участках поверхности. Расчетные результаты, полученные при задании постоянного значения относительного параметра массового расхода в случаях вдува и отсоса на проницаемых участках, сопоставляются с экспериментальными данными. На основе численных решений изучаются механизмы взаимодействия вдува и отсоса однородного по составу газа с набегающим потоком на двух проницаемых участках и вниз по потоку от них в пристеночной области турбулентного пограничного слоя. Приводятся расчетные результаты, полученные при задании переменного во времени параметра расхода на двух проницаемых участках поверхности.

Замураев В.П., Калинина А.П. «Управление структурой сверхзвукового потока при горении этилена с помощью газодинамических импульсов» Прикладная механика и техническая физика, 62, № 1, с. 3-13 (2021)

Проведено численное моделирование сверхзвукового течения в канале с переменным сечением при подаче вдоль оси канала этилена под воздействием струи, создающей эффект дросселя. Решены осредненные уравнения Навье–Стокса, замыкаемые κ-ε-моделью турбулентности. Горение этилена моделировалось с помощью одной реакции. Проведено сравнение с экспериментальными данными о распределении давления на стенке канала. Установлено, что воздействие газодинамических импульсов на структуру потока имеет необратимый характер. Описаны формирование области околозвукового течения и ее структура.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «Об использовании методов Лагранжевой механики для анализа баланса энергии в вихревых течениях сжимаемого газа» Акустический журнал, 67, № 1, с. 98-106 (2021)

Предложено описание динамики возмущений течений сжимаемого идеального газа в рамках формализма лагранжевой механики. Ключевым моментом является выбор обобщенных координат, которые наиболее естественно описывают динамику системы. Предложенный в работе выбор основных переменных позволяет свести соответствующие уравнения Лагранжа к уравнению для поля смещения и конвективному волновому уравнению для скалярного потенциала. Предложенный подход позволяет записать уравнение баланса акустической энергии через первые вариации возмущений для течений с ненулевой завихренностью. Полученные результаты могут быть использованы для энергетического анализа звукового излучения для течений с локализованными вихрями, струйных течений и течений в каналах. Ключевые слова: лагранжевый формализм, течение сжимаемого газа, поле смещений, уравнение локального баланса энергии. DOI: 10.31857/S0320791921010019