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.

Коротеев А.А., Сафронов А.А., Сафронова Н.А., Филатов Н.И., Григорьев А.Л. «Влияние кавитации на работу уловителей диспергированной пелены бескаркасных систем теплоотвода в космосе» Инженерно-физический журнал, 93, № 6, с. 1361-1367 (2020)

Рассмотрено влияние кавитационных процессов на работу уловителей капель бескаркасных систем теплоотвода в космосе. Обоснована низкая кавитационная устойчивость уловителей центробежного типа. Создана методика расчета расходных характеристик ленточно-роторного уловителя капель. Проведено сопоставление результатов численного расчета с экспериментально полученными характеристиками функционирования таких устройств.

Абдрашитов А.А., Марфин Е.А. «Влияние длины сопла на работу струйного осциллятора Гельмгольца» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 142-150 (2021)

Проведено экспериментальное исследование возбуждения колебаний давления в модели струйного осциллятора Гельмгольца. Осесимметричный канал состоял из цилиндрической камеры с соплом в передней крышке и выходным отверстием в задней крышке. Подбирались оптимальные геометрические размеры камеры, сопла и выходного отверстия для достижения наибольшей амплитуды колебаний давления в камере. Соотношение длины сопла l_n к его диаметру d_n изменялось в интервале (0.77≤l_n/d_n≤4.17). Длина цилиндрической камеры L_ch определяла длину воздушной струи l_jet в интервале между крышками и составляла L_ch/d_n= =0.5–3.5. Диаметр выходного отверстия в задней крышке dout находился в пределах d_out/d_n= =1–2.5. Определена оптимальная длина сопла l_n/d_n, соответствующая ей длина камеры L_cn/d_n и диаметр выходного отверстия d_out/ d_n. Рассмотрено развитие воздушной струи внутри сопла, формирование зоны обратных токов между стенкой сопла и периферией струи и цепочки вихревых структур в слое смешения. Изучено возникновение струйного тона отверстия на частоте обратной связи в струе и семейства акустических мод на частоте резонанса при плавном увеличении скорости струи от 0 до 70 м/с.

Алимов М.М. «Обобщение решения Жуковского для пузыря в канале» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 16-29 (2021)

Для задачи обтекания двумерного пузыря потенциальным потоком капиллярной жидкости в прямолинейном канале построено новое точное решение, которое является обобщением известного частного решения Н.Е. Жуковского. Показано, что в одном из предельных случаев бесконечно малого пузыря это решение совпадает с точным решением Мак-Леода для пузыря в безграничном потоке.

Григорьев А.И., Ширяева С.О. «Электростатическая неустойчивость высоких азимутальных мод заряженной струи» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 48-55 (2021)

Впервые исследованы высокие азимутальные моды заряженной струи несжимаемой идеальной электропроводной жидкости, движущейся относительно окружающей диэлектрической среды. Показано, что имеются пороги по величине поверхностной плотности электрического заряда, при превышении которых реализуется электростатическая неустойчивость поверхности родительской струи, проявляющаяся в выбрасывании на два порядка более тонких дочерних струек, распадающихся на капельки. Высота этих порогов увеличивается с увеличением номера моды и уменьшением скорости движения относительно среды. Сходное явление фиксируется и по отношению к скорости относительного движения струи и среды, в этом случае неустойчивость называется аэродинамической, но реализуется при весьма больших скоростях.

Гималтдинов И.К., Кочанова Е.Ю. «Динамика детонационных волн в цилиндрических каналах переменного сечения» Инженерно-физический журнал, 93, № 5, с. 1233-1242 (2020)

Пузырьковая жидкость с горючей смесью газов является взрывчатым веществом, в котором при воздействии импульсом давления около 10–20 атмосфер может возникать детонационная волна с амплитудой до 100 атмосфер. Массовая калорийность такого взрывчатого вещества на шесть и более порядков ниже, чем обычных твердых, жидких и газообразных взрывчатых материалов. Кроме того, в горючих жидкостях, содержащих завесы с паровоздушными пузырьками, резкие толчки при транспортировке могут способствовать образованию детонационных волн, приводящих к аварийным ситуациям. Поэтому изучение детонационных волн в пузырьковых средах интересно как с точки зрения обеспечения взрывобезопасности, так и с точки зрения проблемы передачи информации в жидкости в виде волн. В данной работе численно исследуется распространение детонационных волн в цилиндрическом канале с внезапным расширением, заполненном пузырьковой жидкостью. Анализируются возможные сценарии динамики детонационных волн после их перехода в расширяющуюся часть канала. Установлено влияние объемного содержания горючего газа и геометрических параметров канала на распространение и срыв детонационной волны. Показано, что возможны два режима распространения детонации при переходе детонационной волны в расширяющуюся зону: непрерывное распространение детонации и срыв детонации.

Борзенко Е.И., Рыльцев И.А., Шрагер Г.Р. «Потери давления для течения степенной жидкости в трубе переменного сечения» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 3-11 (2021)

Выполнено численное моделирование установившегося ламинарного течения несжимаемой степенной жидкости в трубе с препятствием заданной формы. Для математического описания процесса используются уравнение переноса вихря и уравнение Пуассона для функции тока, при этом реологические свойства среды описываются степенным законом Оствальда–де Ваале. Получение стационарного решения сформулированной задачи осуществляется методом установления на основе конечно-разностной аппроксимации основных уравнений. Распределение давления находится численным решением уравнения Пуассона. Выполнены параметрические исследования кинематических и динамических характеристик течения в зависимости от основных параметров задачи для неньютоновских сред. Продемонстрировано влияние числа Рейнольдса, показателя нелинейности реологической модели и геометрических характеристик препятствия на значение коэффициента местного гидравлического сопротивления.

Никитин Н.В. «Проблема перехода и локализованные турбулентные структуры в трубах» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 32-46 (2021)

В классических опытах О. Рейнольдса 1883 г. определено критическое значение безразмерного параметра, называемого ныне числом Рейнольдса, Re_c≈2000, при превышении которого в трубе круглого сечения может устанавливаться турбулентный режим течения. Попытки уточнить это значение в течение XX века не увенчались успехом. В работе дается обзор выполненных в последние годы теоретических, экспериментальных и численных исследований течения в круглой трубе на стадии перехода к турбулентности, позволивших сформулировать новый взгляд на природу ламинарно-турбулентного перехода в этом течении.