Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.11 Звук в трубах с потоками

 

Корепанов М.А., Альес М.Ю., Митрюкова Е.А. «Численное моделирование гомогенной конденсации аргона в сверхзвуковом сопле» Химическая физика и мезоскопия, 23, № 2, с. 145-153 (2021)

Проведено численное моделирование течения инертного газа (аргона) в коническом микросопле с диаметром критического сечения 340 мкм. Проведены параметрические исследования по влиянию параметров торможения (начального давления) на характеристики потока и точку начала конденсации. Показано, что процесс гомогенной конденсации в рассматриваемых условиях идет, и начальное давление оказывает влияние на точку начала конденсации (точку Вильсона) и конечные размеры получаемых в сопле частиц конденсата. С ростом начального давления температура точки Вильсона растет так же как и размер частиц конденсата, что соответствует рассмотренной в работе математической модели процесса. Также отмечено отсутствие точек перегиба на кривой температуры, что может быть объяснено очень малыми размерами рассматриваемого сопла.

Химическая физика и мезоскопия, 23, № 2, с. 145-153 (2021) | Рубрики: 06.17 08.11 08.14

 

Агеев А.И., Осипцов А.Н. «Пульсирующее течение вязкой жидкости над каверной, содержащей сжимаемый газовый пузырек» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 38-50 (2021)

Исследуется задача о двумерном пульсирующем течении вязкой жидкости в плоском канале над прямоугольной микрокаверной, частично или полностью заполненной сжимаемым газом. Такая постановка может моделировать механизм снижения трения при течении вязкой жидкости в ламинарном подслое турбулентного потока над текстурированной полосчатой супергидрофобной поверхностью, содержащей периодически расположенные прямоугольные микрокаверны, заполненные газом. Предполагается, что размер каверн гораздо меньше толщины канала. На макромасштабе решается задача об одномерном нестационарном течении вязкой жидкости в плоском канале с условиями прилипания на стенках при гармоническом изменении перепада давления. Полученное таким образом решение используется для формулировки нестационарных по времени и периодических по пространству граничных условий для течения на масштабе выбранной каверны (микромасштабе), при этом мгновенный объем газового пузырька в каверне зависит от мгновенного значения давления над пузырьком. Течение на микромасштабе над каверной с газовым пузырьком предполагается стоксовым. Численное решение строится с использованием оригинального варианта метода граничных интегральных уравнений. Проведено параметрическое численное исследование поля течения в пульсирующем сдвиговом течении над каверной со сжимаемым газовым пузырьком. Изучены осредненные характеристики эффективного “проскальзывания” жидкости над каверной и снижения трения в пульсирующем течении над полосчатой супергидрофобной стенкой.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 38-50 (2021) | Рубрики: 08.11 08.15

 

Absi R. «Аналитическая модель турбулентной вязкости для профилей скорости во внешней части закрытых и открытых течений в канале» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 145-156 (2021)

Основные уравнения, используемые для аналитического описания турбулентности в случае течений в открытых каналах, имеют параболический профиль турбулентной вязкости и экспоненциально убывающую зависимость турбулентной кинетической энергии. Однако, если использовать при определении турбулентной (вихревой) вязкости произведение масштабов скорости и длины и брать для масштаба скорости квадратный корень из турбулентной кинетической энергии, то, как можно показать, параболический профиль турбулентной вязкости несовместим с зависимостью для турбулентной кинетической энергии. Учитывая этот недостаток, рассмотрена такая зависимость для нахождения турбулентной вязкости, которая согласуется с профилем турбулентной кинетической энергии в равновесной области. Эта турбулентная вязкость записана в форме, допускающей калибровку по двум параметрам, зависящим от числа Рейнольдса по динамической скорости Reγ, которые линейно зависят от Reγ. Все результаты обоснованы как посредством прямого численного моделирования (ПЧМ), так и с помощью данных экспериментов в одном и том же диапазоне чисел Рейнольдса по динамической скорости, соответственно, 300γ<5200 для течений в закрытых каналах и 923γ<6139 для течений в открытых каналах. Сравнение с данными прямого численного моделирования (ПЧМ) турбулентной вязкости, проведенного для течений в закрытых каналах в случае восьми различных условий в потоке, продемонстрировало хорошее согласие. Средние скорости вдоль по потоку были получены из решения уравнения количества движения. Для течений в закрытых каналах профили средней скорости также показали очень хорошее согласие. Для течений в открытых каналах полученные результаты подтверждают, что использование турбулентной вязкости с параболическим профилем не может улучшить профили скорости, тогда как предлагаемый метод демонстрирует хорошее согласие. Эти результаты показывают возможность использования аналитической модели турбулентной вязкости для точного описания распределения скоростей во внешней области течений, как для закрытых, так и открытых потоков, без использования каких-либо специально подбираемых параметров или функций.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 145-156 (2021) | Рубрики: 08.11 10.06

 

Липанов А.М., Карсканов С.А. «Об одном факторе реламинаризации возмущенного вихревого потока» Химическая физика и мезоскопия, 23, № 2, с. 190-195 (2021)

На основе прямого численного моделирования выполнены расчеты течения вязкого сжимаемого газа в цилиндрическом сопле с резким расширением. Интегрирование уравнений Навье–Стокса выполнено с помощью алгоритмов высокого порядка аппроксимации. Задавались различные граничные условия на твердой стенке сопла. В первом случае на границе ставилось условие непротекания, во втором – условие вдува. Показано, что вдув газа исключает завихрения потока в трубе. Кроме того, поступление газа через стенку в полость сопла увеличивает массу газа, что приводит к ускорению потока и к его реламинаризации.

Химическая физика и мезоскопия, 23, № 2, с. 190-195 (2021) | Рубрики: 04.12 04.17 08.11