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.

Оуян Ди-хуа, Чжан Цянь-тао, Го Сань-сюэ «Определение формы пузырька, образующегося при подводном горении пиротехнической смеси» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 12-18 (2021)

При помощи программного обеспечения AutoCAD определены формы пузырьков, образующихся при подводном горении пиротехнических смесей. Для валидации метода проведено сравнение полученных при его помощи результатов с результатами, определенными двумя другими методами. Во-первых, выполнено сравнение периметра и площади монеты достоинством в один юань и двенадцатиугольника, вычисленных по геометрическим формулам и посредством методики AutoCAD. Во-вторых, периметры и площади пузырьков были вычислены на основе AutoCAD и методом, известным из литературы. Результаты сравнений показывают, что площади и периметры, рассчитанные различными методами, хорошо согласуются друг с другом. Таким образом, методика AutoCAD открывает новые возможности для определения формы пузырьков.

Веденеева Е.А. «Растекание лавы как неньютоновской жидкости при условии частичного проскальзывания на подстилающей поверхности» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 19-31 (2021)

Исследуется влияние граничного условия на подстилающей поверхности на распространение лавовых потоков в случае, когда требуется учитывать их неньютоновские свойства. Решается задача о растекании лавы по плоской горизонтальной поверхности. На подстилающей поверхности вместо условия прилипания ставится условие частичного проскальзывания. Лава моделируется степенной жидкостью. Течение считается осесимметричным. В приближении тонкого слоя задача сводится к решению одного нелинейного уравнения в частных производных второго порядка с дополнительным интегральным условием. Для степенной зависимости расхода лавы от времени получено автомодельное решение, которое, однако, существует только при ограничении на параметры задачи. Неавтомодельное решение рассматривается численно. Показано, что при учете проскальзывания скорость распространения лавы может быть существенно выше.

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.

Гайфуллин А.М., Накрохин С.А. «Обтекание сжимаемым газом пластины с движущейся против потока поверхностью» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 47-51 (2021)

Получено численное решение задачи о течении сжимаемого газа около пластины с движущейся против потока поверхностью. Обсуждаются неустойчивые периодические по времени и устойчивые стационарные решения данной задачи. На трансзвуковых скоростях был получен новый тип нестационарного периодического течения, при котором изменяющиеся характеристики оказываются интегрально несимметричными.

Ткачева Л.А. «Колебания погруженного тела в жидкости под ледяным покровом вблизи вертикальной стенки» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 52-66 (2021)

Получено решение задачи о колебаниях погруженного тела, моделируемого диполем, в жидкости конечной глубины под ледяным покровом вблизи вертикальной стенки. Ледяной покров моделируется тонкой упругой полубесконечной пластиной постоянной толщины. Исследованы амплитуды колебаний прогиба ледяного покрова, амплитуды сил, действующих на стенку, в зависимости от частоты колебаний и расстояния до стенки.

Баранов С.А., Киселев А.Ф., Курячий А.П., Сбоев Д.С., Толкачев С.Н., Чернышев С.Л. «Управление поперечным течением в трехмерном пограничном слое с помощью многоразрядной актуаторной системы» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 67-79 (2021)

В аэродинамической трубе выполнены эксперименты по управлению течением в трехмерном пограничном слое с помощью многоразрядной актуаторной системы. Пограничный слой создавался на стреловидной пластине с индуцированным продольным отрицательным градиентом давления. В актуаторной системе использовался приповерхностный барьерный разряд для создания однонаправленного объемного силового воздействия над протяженным участком поверхности пластины. Подтверждена возможность существенного уменьшения скорости поперечного течения и ослабления интенсивности стационарных вихрей его неустойчивости при воздействии актуаторной системы.

Смирнов Н.Н., Никитин В.Ф., Коленкина (Скрылева) Е.И., Газизова Д.Р. «Эволюция поверхности раздела фаз при вытеснении вязких жидкостей из пористой среды» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 80-93 (2021)

Проведено численное моделирование процесса вытеснения вязкой жидкости из пористой среды с учетом капиллярных эффектов. В каждый момент времени рассчитывается площадь поверхности раздела фаз. Изучено влияние определяющих параметров на изменение площади поверхности раздела фаз. Описаны эксперименты по вытеснению нефти водой из неокомских песчаников. Экспериментальные данные сопоставлены с результатами численного моделирования.

Рожков А.Н. «Механическая модель самоконсервации гидрата метана в газовой среде» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 94-105 (2021)

Статья посвящена особенностям разложения гидрата метана в газовой и водной средах в условиях термобарической фазовой неустойчивости гидратов метана. В ходе предшествующих натурных исследований установлено, что в водной среде разложение гидратов метана происходит значительно быстрее, чем в среде газообразного метана. Основная идея в том, что разложение гидрата метана протекает в трещинах гидрата метана, где имеются зародыши разложения. Замедление разложения гидрата метана обусловлено формированием ледяных пробок в локальных зонах разложения гидрата метана – трещинах. Ледяная пробка образуется в результате локального разложения гидрата метана на газ и воду и интенсивного потребления тепла. Вода замерзает, формирует пробку и тем самым блокирует разложение гидрата метана в трещине. Относительно низкая теплопроводность газообразного метана предохраняет ледяные пробки от быстрого таяния.

Емельянов А.А., Плотников М.Ю., Ребров А.К., Тимошенко Н.И., Юдин И.Б. «Использование сверхзвуковой струи газа, активированного в микроволновом разряде, для осаждения алмаза» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 106-114 (2021)

Рассматривается газоструйный метод осаждения алмазных структур с использованием для активации газов сверхвысокочастотного разряда. Методом прямого статистического моделирования проведен анализ газодинамических процессов, происходящих в условиях газоструйного осаждения алмазных структур. Исследовано течение активированного газа в сопле, установлено существенное влияние процессов в сжатом слое, формируемом вблизи подложки, на скорость синтеза алмазных структур. Определены режимы течения активированных в разрядной камере компонент смеси к подложке, показано заметное торможение тяжелых компонент в сжатом слое. Показано, что при увеличении давления в камере осаждения от 10 до 80 торр скорость роста кристаллов возрастает в 4 раза за счет увеличения удельного потока активированных компонент к подложке.

Кузнецов А.А., Лунев В.В. «Нагрев тонкого осторого клина в сверхзвуковом потоке» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 115-119 (2021)

Рассматривается задача о нагреве тонкого острого клина, внезапно погруженного в высокотемпературный сверхзвуковой поток при ламинарном или турбулентном режиме теплообмена на его поверхности. Проведен математический анализ поведения решения в окрестности особой точки в носке клина. Получено соответствующее численное решение задачи.

Камали Могхадам Р., Сахранавард Фард Н., Джалали Х. «Новый подход к численному моделированию сверхзвукового невязкого осесимметричного сжимаемого течения сеточным методом Больцмана с использованием метода конечного объема» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 120-133 (2021)

Развивается новый подход к численному моделированию сверхзвукового невязкого течения с использованием осесимметричного сжимаемого сеточного метода Больцмана конечного объема. Реализована идея использования круговых функций для учета эффекта сжимаемости в сверхзвуковом поле течения. В настоящем исследовании осесимметричные уравнения для сеточного метода Больцмана, использующие круговые функции, впервые выведены и подробно представлены вместе с соответствующими граничными условиями применительно к двумерным сеткам с тринадцатью компонентами скорости и двумя энергетическими уровнями. Для проверки развитого численного метода расчета моделируются два сверхзвуковых осесимметричных обтекания полусферической лобовой части и затупленного под 60° тела. Сравнение полученных результатов с некоторыми надежными эмпирическими данными демонстрирует точность развитого численного алгоритма. Кроме того, результаты двумерного и осесимметричного моделирований изучены для оценки влияния новой рассмотренной постановки задачи на макроскопические параметры течения.

Франц Е.А., Артюхов Д.А., Киреева Т.С., Ганченко Г.С., Демехин Е.А. «Образование и отрыв вихрей от поверхности заряженной диэлектрической микрочастицы в сильном электрическом поле» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 134-141 (2021)

Впервые на основе численного решения системы Нернста–Планка–Пуассона–Стокса в широком диапазоне параметров исследовано движение заряженной диэлектрической микрочастицы в электрическом поле. Наиболее важным результатом является обнаружение формирования на задней стороне частицы микровихрей, которые при увеличении электрического поля теряют стационарность, периодически отрываясь от поверхности; при дальнейшем увеличении поля отрыв приобретает хаотический характер. Явление сильно напоминает образование цепочки Кармана, но в силу практически нулевых чисел Рейнольдса для микро-нанотечений имеет другой физический механизм. В работе даются асимптотический анализ и теоретическое обоснование механизма образования и отрыва микровихрей для малых чисел Дебая.

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.