Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2020, № 6

 

Логвенков С.А., Штейн А.А. «Континуальное моделирование биологической среды, составленной активно взаимодействующими клетками двух разных типов» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 3-16 (2020)

Активные межклеточные взаимодействия управляют перемещениями клеток одна относительно другой и играют важнейшую роль в биологическом формообразовании и процессах, связанных с перестройкой тканей. Разработана континуальная многофазная модель механически активной биологической среды, образованной клетками двух различных типов и внеклеточной жидкостью. В модель включены дополнительные фазы, отвечающие за активные силовые взаимодействия между клетками. Такие взаимодействия (между клетками как внутри одной фазы, так и разных фаз) моделируются посредством активных напряжений, развивающихся в дополнительных фазах и зависящих (в общем случае нелокально) от плотностей клеточных фаз. Скорости деформирования клеточных фаз определяются активными напряжениями, а также зависят от других напряжений, действующих в среде. Решена модельная задача об эволюции первоначально однородного распределения плотностей клеточных фаз в бесконечном плоском слое. Рассмотрены случаи фиксированного положения границ слоя и их возможного смещения при отсутствии внешнего нагружения. Показано, что предложенная модель описывает явление сортировки клеток: клетки одного типа образуют компактную массу, окруженную клетками другого типа. Результаты решения продемонстрировали, что процесс сортировки оказывается возможным лишь при учете нелокальных зависимостей активных напряжений от плотностей клеточных фаз. Предложенная модель отличается от других подходов к теоретическому описанию сортировки введением в рассмотрение параметров и соотношений, имеющих отчетливый механический смысл (в частности, без использования представления о "поверхностном натяжении" в клеточной среде).

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 3-16 (2020) | Рубрика: 17

 

Власов П.А., Михайлов Д.И., Панкратьева И.Л., Полянский В.А. «Зондовая диагностика хемоионизационных процессов в углеводородных высокотемпературных газовых смесях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 17-24 (2020)

Обсуждаются теоретические и экспериментальные результаты использования электрических зондов для получения информации об эффективной скорости хемоионизации в высокотемпературных химически реагирующих неравновесных газовых смесях сложного состава за отраженными ударными волнами в ударных трубах. Приведены данные измерений нестационарных электрических токов на проводящие и изолированные зонды в разных смесях. Для интерпретации таких измерений построена теоретическая модель, описывающая работу зонда в высокотемпературных неравновесных химически реагирующих газовых смесях атмосферного давления.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 17-24 (2020) | Рубрики: 05.03 17

 

Абрамов А.А., Абрамов Ф.А., Бутковский А.В., Чернышёв С.Л. «Эффект снижения вязкого трения путем блокирования диссипации» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 25-32 (2020)

Рассмотрена стационарная задача Куэтта о течении между двумя плоскопараллельными пластинами конечной толщины. Рассматриваются жидкости, у которых вязкость уменьшается с увеличением температуры. Показано, что в практически важном случае малых расстояний между пластинами может нарушаться условие изотермичности поперек пластин. Это приводит к возможности использовать диссипацию для нагрева жидкости и, как следствие, к существенному снижению трения без дополнительного подвода энергии.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 25-32 (2020) | Рубрика: 17

 

Шуршалов Л.В. «Об одной модификации двучленного уравнения состояния» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 33-41 (2020)

Предлагается простая модификация известного двучленного уравнения состояния, позволяющая существенно расширить диапазон применимости этого уравнения состояния и повысить точность получаемых с его помощью результатов расчета термодинамических величин, в частности, такой важной характеристики, как температура. Приведен пример построения модифицированного двучленного уравнения состояния воды.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 33-41 (2020) | Рубрика: 17

 

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.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 42-49 (2020) | Рубрики: 06.01 08.05

 

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.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 50-59 (2020) | Рубрики: 06.03 08.05 08.11

 

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.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 60-73 (2020) | Рубрика: 08.05

 

Гильманов А.Я., Фёдоров К.М., Шевелёв А.П. «Интегральная модель парогравитационного дренажа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 74-84 (2020)

Описана интегральная модель парогравитационного дренажа, проведена ее модификация с учетом неодинаковости тепловых потоков и роста паровой камеры по вертикали. Модель приведена к безразмерному виду, удобному для анализа влияния различных явлений на процесс; произведена ее верификация путем расчетов по экспериментам Чанга и Батлера. В рамках этой модели произведено описание основных эффектов, возникающих при реализации процесса.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 74-84 (2020) | Рубрика: 17

 

Калиниченко В.А. «Подавление интенсивных колебаний жидкости слоем плавающих частиц» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 85-97 (2020)

Обсуждаются результаты экспериментов по влиянию слоя частиц положительной плавучести на процесс разрушения и регуляризацию стоячей гравитационной волны Фарадея на свободной поверхности воды в прямоугольном сосуде. Рассмотрен эффект увеличения толщины слоя частиц на предельную крутизну регулярной волны и ее диссипативные свойства. Показано, что использование высококонцентрированной суспензии частиц полистирола в качестве верхнего слоя существенно меняет динамику баротропной волновой моды, обеспечивая регуляризацию волн с полным подавлением механизмов их разрушения.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 85-97 (2020) | Рубрика: 06.13

 

Базаркина О.А., Тактаров Н.Г. «Вращательные колебания пористой сферической оболочки в вязкой жидкости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 98-105 (2020)

Определены течения вязкой жидкости, вызванные вращательными колебаниями погруженной в нее пористой сферической оболочки. В приближении Стокса получены аналитические решения нестационарного уравнения Бринкмана в области внутри пористой оболочки и уравнения Навье–Стокса – вне оболочки. Определен момент сил трения, действующих на контрольную сферическую поверхность вокруг пористого тела. Приведен анализ полученных решений. Рассмотрены различные частные случаи, в том числе случай равномерного вращения оболочки.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 98-105 (2020) | Рубрики: 04.15 07.11

 

Суржиков С.Т. «Гиперзвуковое обтекание острой пластины и двойного клина с электромагнитным актюатором» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 106-120 (2020)

Рассмотрена двухмерная задача гиперзвукового обтекания острой пластины и двойного клина, на поверхности которых расположены электроды, предназначенные для создания тлеющего разряда постоянного тока, оказывающего тепловое и силовое воздействие на сжатый поток газа у обтекаемой поверхности. Задача решается в самосогласованной постановке, когда параметры газового разряда определяются условиями в газовом потоке и пограничном слое, а конфигурация поля течения зависит от локальных силовых и тепловых воздействий, генерируемых разрядом. Поэтому система уравнений Навье–Стокса и сохранения энергии вязкого теплопроводного газа интегрируется совместно с системой уравнений диффузионно-дрейфовой модели для описания электродинамической структуры тлеющего разряда в потоке газа. Учитывается влияние внешнего магнитного поля с вектором магнитной индукции, перпендикулярным вектору скорости газового потока. Исследуется влияние параметров тлеющего разряда на структуру ударно-волнового взаимодействия на острой пластине и двойном клине.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 106-120 (2020) | Рубрики: 06.18 08.08

 

Крайко А.Н., Пьянков К.С., Тилляева Н.И., Шаповалов В.А. «Внутренние скачки уплотнения при сверхзвуковом обтекании контуров оптимальных тел и сопел» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 121-138 (2020)

В рамках идеального (невязкого и нетеплопроводного) газа рассмотрены задачи построения контуров плоских и осесимметричных тел минимального волнового сопротивления и сопел максимальной тяги, при обтекании которых возможны внутренние скачки уплотнения. Такие скачки могут возникать при обтекании внутренних изломов оптимальных контуров или при пересечении идущих от них одноименных характеристик. Возникающие во втором случае висячие скачки названы внутренними, если их начальные точки лежат внутри области определенности обтекаемого участка оптимального контура. Снизу по потоку область определенности ограничена характеристикой, приходящей в концевую точку такого участка. Внутренние висячие скачки могут возникать при наличии в оптимальном контуре отрезка изобарической линии тока. Появление внутренних изломов оптимальных контуров возможно из-за отражения идущих от них волн давления от головного скачка (для головных частей) или, как ожидалось, – от тангенциального разрыва (для кормовых частей). Для набегающих сверхзвуковых потоков с тангенциальным разрывом прямым методом с представлением искомых контуров кривыми Бернштейна-Безье, генетическим алгоритмом и быстрой и точной маршевой схемой расчета стационарных сверхзвуковых течений выполнен поиск оптимальных плоских кормовых частей с внутренним вогнутым изломом, обтекаемым с косым скачком. При надежном воспроизведении указанным методом построенных ранее общим методом множителей Лагранжа оптимальных кормовых частей с выпуклым внутренним изломом ожидаемые оптимальные конфигурации с вогнутым изломом и внутренним скачком при использовании прямого метода не были обнаружены. Вместо них реализовывались оптимальные контуры с центрированными волнами сжатия и разрежения с общим фокусом на тангенциальном разрыве и идущим из него "внешним" косым скачком. Затем новые "разрывные безударные" решения построены в точной постановке в рамках "метода неопределенного контрольного контура" и метода характеристик. Выполнены обобщения на контуры кормовых частей тел вращения и сверхзвуковых частей сопел. При равномерном набегающем потоке оптимальные кормовые части всегда обтекаются без внутренних скачков.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 121-138 (2020) | Рубрика: 08.08

 

Украинский Д.В. «О точных решениях уравнений газовой динамики в рядах по лагранжевой координате и их вычислительная реализация» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 139-150 (2020)

Для уравнений одномерной нестационарной газовой динамики с плоскими волнами построен подход к нахождению точных аналитических решений задач о движении газа в трубе с поршнем в виде степенных рядов по специальной лагранжевой координате, например, начальному положению частиц или переменной энтропии. Все зависящие от времени коэффициенты рядов находятся последовательно из рекуррентных соотношений по двум заданным граничным условиям – закону движения поршня и температуре на поршне. Задаваемые величины допускается выбрать таким образом, чтобы удовлетворить нужным начальным данным. Для точного вычисления членов рядов используются математические пакеты, в функционал которых входят символьные преобразования. Обсуждается возможность достижения сходимости построенных решений. Приводятся примеры физических задач, решаемых в рамках изложенного подхода.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 139-150 (2020) | Рубрика: 06.01