Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2021, № 2

 

Логвенков С.А., Юдина Е.Н. «Исследование развития полости в клеточном сфероиде в зависимости от механизмов активных межклеточных взаимодействий» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 3-14 (2021)

Решена задача об эволюции полости, сформировавшейся к начальному моменту времени в центральной части клеточного агрегата сферической формы. Разработанная ранее модель биологической среды, образованной проявляющими механическую активность клетками и внеклеточной жидкостью, была использована при исследовании влияния различных механизмов активных межклеточных взаимодействий (хаотического и направленного нелокального) на распространение фронта, отделяющего клеточную среду от жидкости. Численное решение показало, что в ряде случаев (характеризуемых давлением жидкости и плотностью начального распределения клеток) только хаотической активности клеток оказывается достаточно для увеличения радиуса внутренней полости. В других случаях развитие полости невозможно без участия нелокального механизма активных взаимодействий между клетками и взаимодействия клеток с внешней границей. Нелокальный механизм активных межклеточных взаимодействий при отсутствии взаимодействия клеток с внешней границей приводит к росту полости не при любых начальных размерах полости. Постановка и решение задачи дают более полное описание возможных сценариев формообразования на одной из ранних стадий эмбрионального развития.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 3-14 (2021) | Рубрика: 17

 

Киселев А.Б., Ли Кайжуй, Смирнов Н.Н., Пестов Д.А. «Моделирование течения жидкости в трещине гидроразрыва неоднородно трещиностойкого пласта в плоско-трехмерной постановке» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 15-28 (2021)

Построена плоская квази-трехмерная модель распространения трещины гидроразрыва в пласте, характеризующемся неоднородной трещиностойкостью, для исследования течения жидкости и эволюции трещины. Для моделирования неоднородного слоистого пласта с различными трещиностойкостями рассмотрены три его типичных случая: с ослабленными зонами, однородный и с зонами повышенной прочности. Результаты показывают, что неоднородная трещиностойкость пласта сильно влияет на форму трещины, течение жидкости и общее раскрытие трещины по сравнению с однородным пластом, в котором реализуется радиальный рост трещины. Кроме того, влияние неоднородной трещиностойкости пласта на рост трещины отмечается в основном на ранней стадии. После определенного момента трещина распространяется в различных направлениях с приблизительно равной скоростью.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 15-28 (2021) | Рубрика: 04.12

 

Григорьев А.И., Ширяева С.О. «Устойчивость капиллярных волн произвольной симметрии на струе в перпендикулярном однородном электростатическом поле» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 29-39 (2021)

Получено дисперсионное уравнение для капиллярных волн с произвольной азимутальной симметрией на струе эллиптического сечения в перпендикулярном ее оси симметрии однородном электростатическом поле. Исследована устойчивость первых трех азимутальных мод. Показано, что по мере увеличения напряженности внешнего электростатического поля и связанного с ним эксцентриситета поперечного сечения струи, а также поляризационного заряда на поверхности струи, устойчивость капиллярных волн на струе снижается. Проведено сравнение со струей в радиальном электростатическом поле. Оказалось, что инкременты неустойчивости капиллярных волн любой симметрии на поверхности струи в случае поперечного электростатического поля существенно выше, чем для случая радиального.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 29-39 (2021) | Рубрика: 06.11

 

Акилов Ж.А., Джаббаров М.С., Хужаёров Б.Х. «Касательное напряжение при периодическом движении вязкоупругой жидкости в цилиндрической трубе» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 40-51 (2021)

Рассмотрена задача исследования нестационарного касательного напряжения при периодическом ламинарном движении вязкоупругой жидкости в цилиндрической трубе на основе модели Максвелла. Получены формулы для передаточной и частотной функций, численными экспериментами изучено влияние частоты колебаний, ускорения и релаксационных свойств жидкости на касательное напряжение. Показано, что вязкоупругие свойства жидкости, как и ускорение движения жидкости, действуют как лимитирующий фактор использования квазистационарного подхода.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 40-51 (2021) | Рубрика: 04.09

 

Стурова И.В. «Влияние неравномерного сжатия упругой пластины, плавающей на поверхности жидкости, на развитие нестационарных изгибно-гравитационных волн» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 63-71 (2021)

В линейной постановке получено решение трехмерной нестационарной гидроупругой задачи о колебаниях тонкой упругой пластины, плавающей на поверхности весомой жидкости конечной глубины, под действием нестационарного внешнего давления. Изучено влияние продольного, поперечного и сдвигового сжатия пластины на развитие изгибно-гравитационных волн. В качестве примеров рассмотрено периодическое и импульсное воздействие нагрузки.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 63-71 (2021) | Рубрика: 07.14

 

Батура Н.И., Дудин Г.Н., Журкин Н.Г., Колушов Н.М. «О влиянии возмущений давления на нагрев поверхности пластины на режиме сильного взаимодействия» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 72-81 (2021)

Представлены результаты экспериментального исследования нагрева поверхности пластины в аэродинамической трубе на режиме сильного вязко-невязкого взаимодействия. Показано, что при наличии клина, установленного в окрестности задней кромки пластины, происходит существенное изменение распределения температуры на поверхности пластины перед клином вплоть до передней кромки, по сравнению со случаем обтекания той же пластины без клина. Течение в пограничном слое не является стационарным, так как во время пуска температура поверхности пластины непрерывно возрастает, причем само распределение температуры по поверхности переменное. Установлено, что в нестационарном пограничном слое распространение возмущений давления, создаваемых тонким клином, по дозвуковой части пограничного слоя против потока принципиально отличается от характера распространения возмущений в случае обтекания пластины с постоянной температурой поверхности пластины.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 72-81 (2021) | Рубрика: 06.18

 

Сутырин О.Г., Хабибуллин Р.Р. «Взаимодействие ударной волны с пузырем газа повышенной плотности вблизи стенки» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 82-90 (2021)

На основе численного моделирования уравнений Эйлера исследована задача о взаимодействии ударной волны с газовым пузырем повышенной плотности вблизи твердой стенки в двумерной плоской постановке. Описан процесс преломления и фокусировки ударной волны – отражения поперечных скачков уплотнения от плоскости симметрии течения и от стенки. Обнаружено, что в зависимости от определяющих параметров задачи реализуются качественно различные режимы течения, в которых фокусировка волны на плоскости симметрии происходит до или после начала отражения волны от стенки. Показано, что наличие тяжелого пузыря вблизи стенки многократно усиливает импульсную ударно-волновую нагрузку на стенку. Определена зависимость пикового значения давления, достигаемого на стенке, от числа Маха падающей волны, плотности газа в пузыре и начального расстояния между пузырем и стенкой. В ряде случаев эта зависимость существенно немонотонна по плотности газа в пузыре и расстоянию от пузыря до стенки.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 82-90 (2021) | Рубрика: 08.10

 

Колесников А.Ф., Щелоков С.Л. «Анализ условий моделирования аэродинамического нагрева в дозвуковых струях высокоэнтальпийного воздуха ВЧ-плазмотрона ВГУ-4» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 91-96 (2021)

Установлены область в координатах "полная энтальпия–давление торможения" и соответственно границы скорости и высоты входа тела с радиусом затупления носка 1 м, для которых возможно выполнение необходимых условий локального моделирования теплопередачи к точке торможения в дозвуковых струях высокоэнтальпийного воздуха при применении цилиндрических моделей с плоским носком диаметра 20–140 мм. Определен участок траектории входа в атмосферу экспериментального европейского аппарата IXV, для которого возможно локальное моделирование конвективного нагрева окрестности носка радиуса 1 м на ВЧ-плазмотроне ВГУ-4.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 91-96 (2021) | Рубрики: 08.08 08.15

 

Цзянь Инь, Тао Цзя, Ди Гао «Численное исследование обтекания группы цилиндров при малых числах Рейнольдса» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 97-109 (2021)

Численно исследовано обтекание группы семи разнесенных цилиндров. С этой целью уравнения Навье–Стокса для двумерного течения несжимаемой жидкости решаются методом конечных элементов при числе Рейнольдса 200 и в диапазоне безразмерных расстояний между цилиндрами L/D=1.1–5. В соответствии с характерными гидродинамическими параметрами обтекания и расположением вихревых дорожек, можно выделить три существенно различные формы течения в следе за телами, а именно, режим обтекания системы как единого тупого тела (1.1<L/D<1.5), режим отклоняющегося потока (1.5<L/D<3) и режим вихревого соударения (3<L/D<5). Для более глубокого исследования характерных особенностей упомянутых режимов течения проанализированы изменения гидродинамических сил, действующих на семь цилиндров, механизмы, определяющие эти изменения, и структуры следов. Результаты этого анализа показывают, что в разных упомянутых режимах течение в просвете между телами по-разному влияет на изменение гидродинамических характеристик. Показано, что изменение структуры следа тесно связано с переменой режима обтекания.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 97-109 (2021) | Рубрики: 04.12 08.15

 

Сайпракаш М., Сентилкумар С., Кадамсунил Г., Сингх Пракаш Рампратап, Шанмугам В., Балу Г. «Исследование обтекания тонких тел при гиперзвуковых числах Маха» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 110-116 (2021)

В ударной трубе экспериментально исследовано гиперзвуковое обтекание модели с целью определения степени ее нагрева и давления на ее поверхности. Эксперименты выполнены при числе Маха M=6.5 и полной энтальпии 1.2 мДж/кг. Толкающим газом был гелий, а рабочим газом – воздух. Эффективное время эксперимента в ударной трубе составляло 3.5 мс. Степень нагрева испытуемой модели определялась при помощи датчиков, металлизированных методом вакуумного напыления; измеренные значения находятся в хорошем соответствии с результатами численного моделирования. Результаты измерений давления также хорошо совпадают с результатами численных расчетов.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 110-116 (2021) | Рубрики: 04.14 08.15

 

Хуссаин Л., Хан М.М. «Пассивное регулирование схода вихрей и уменьшения сопротивления при ламинарном обтекании кругового цилиндра в канале с волнообразной стенкой» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 117-136 (2021)

Численно моделируется ламинарное обтекание кругового цилиндра несжимаемой жидкостью в канале с участком в виде волнообразной профилированной стенки для изучения возможности уменьшения сопротивления и подавления схода вихрей в диапазонах чисел Рейнольдса 50≤Re≤280 и коэффициентов загромождения рабочего сечения 0.5≤D/H≤0.9, где D – диаметр цилиндра и H – высота канала. Установлено, что оптимальная конфигурация участка волнообразной стенки имеет амплитуду 0.2≤D и длину волны 4≤D. Оптимизация проявляется в минимальном значении коэффициента сопротивления и полном подавлении схода вихрей (нулевой коэффициент подъемной силы). Течение около цилиндра с оптимальным участком волнообразной стенки порождает устойчивую пару вихрей в следе за цилиндром. Длина пары вихрей в следе растет при возрастании числа Рейнольдса и уменьшении коэффициента загромождения рабочего сечения. Сопротивление цилиндра уменьшается, когда длина пары вихрей возрастает из-за раннего отрыва потока и уменьшения сопротивления из-за перепада давления. При D/H=0.5 коэффициент лобового сопротивления уменьшается на 36% по сравнению с каналом с плоским участком стенки. Коэффициент лобового сопротивления убывает в канале с участком волнообразной стенки примерно на 67% для D/H=0.7 и на 94% при D/H=0.9. Коэффициент подъемной силы остается нулевым при всех значениях числа Рейнольдса и коэффициента загромождения рабочего сечения, что указывает на полное подавление схода вихрей.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 117-136 (2021) | Рубрики: 04.12 08.15

 

Сохайл М.У., Хамдани Х.Р., Парвез К. «Численное исследование влияния скоса и закрутки входного потока на течение в роторе трансзвукового компрессора» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 137-150 (2021)

Характеристики и устойчивость работы трансзвукового осевого компрессора с неравномерным потоком на входе представляют собой, особенно в последнее время, важную проблему при проектировании и эксплуатации турбовентиляторных двигателей с малой степенью двухконтурности. Как в военных, так и в гражданских самолетах извилистые каналы создают значительные искажения и закрутку потока на входе в компрессор. Более того, неравномерность входного потока зачастую воздействует на газотурбинные установки самолетов, приводя к возрастным деформациям двигателя. Сильная закрутка и скос входного потока ухудшают аэродинамические характеристики и запас по помпажу и увеличивают нагрузки на лопатки ротора. В настоящей работе исследуется поле течения в зазоре между лопатками и корпусом ротора трансзвукового компрессора турбовентиляторного двигателя с малой степенью двухконтурности при неравномерности потока в окружном направлении. Численное моделирование выполнено при помощи пакета Ansys CFX с использованием одномерной модели средней линии и кода динамического расчета компрессора газотурбинного двигателя Dynamic Turbine Engine Compressor Code (DYNTECC). Для расчета характеристик многоступенчатого компрессора в системе, включающей камеру сгорания турбинного двигателя, применяются различные математические модели. В настоящей работе мы ограничиваемся расчетом течения в одной ступени компрессора с закрученным потоком на входе. Результаты расчетов показывают, что закрутка потока в попутном направлении несколько расширяет диапазон устойчивой работы компрессора, а закрутка во встречном направлении уменьшает его.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 137-150 (2021) | Рубрики: 04.12 14.06