Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

17 Физика

 

Шевцов Н.О., Степанов С.В. «Совершенствование модели материального баланса для учета изменения коэффициента продуктивности скважин» Математическое моделирование, 34, № 2, с. 3-16 (2022)

Модель материального баланса в виде аналитической емкостно-резистивной модели (CRM) находит все большее применение для математического моделирования разработки нефтяных месторождений. В модели CRM изначально не учитывается изменение коэффициента продуктивности скважин, что значительно снижает степень применимости метода материального баланса для скважин, на которых проводятся мероприятия по интенсификации добычи. В работе предложена модификация модели CRM, которая учитывает нестационарность коэффициента продуктивности. На примере тестовых расчетов показано, что модифицированная модель CRM позволяет воспроизвести динамику дебита жидкости скважины при значительных изменениях коэффициента продуктивности.

Математическое моделирование, 34, № 2, с. 3-16 (2022) | Рубрики: 16 17

 

Рудяк В.Я., Третьяков Д.С. «Реологические свойства наножидкостей на основе воды и этиленгликоля с одностенными углеродными нанотрубками» Инженерно-физический журнал, 94, № 5, с. 1235-1244 (2021)

Экспериментально изучены вязкость и реология наножидкостей на основе воды и этиленгликоля с одностенными углеродными нанотрубками и их зависимость от температуры. Массовая концентрация нанотрубок варьировалась от 0.05 до 1%. В качестве дисперсантов использовались поливинилпирролидон и додецилбензолсульфат натрия. Размеры одностенных нанотрубок определялись методом динамического рассеяния света. Предварительное изучение вязкости и реологии базовых жидкостей показало, что они являются ньютоновскими жидкостями. Однако все изученные наножидкости оказались неньютоновскими, причем псевдопластичными. Установлено, что с ростом концентрации нанотрубок в наножидкости ее индекс уменьшается, а параметр консистентности увеличивается. С увеличением температуры наножидкости ее вязкость снижается. Изменение температуры наножидкости оказывает влияние на ее реологию: параметр консистентности наножидкости увеличивается, а ее индекс уменьшается, и это влияние увеличивается с ростом концентрации нанотрубок в наножидкости. Ультразвуковая обработка наножидкости приводит к частичной деградации дисперсантов в ней и к увеличению ее вязкости. Обсуждаются меры по восстановлению свойств наножидкостей, подвергнутых длительному хранению Ключевые слова: наножидкость, одностенные углеродные нанотрубки, вязкость, реология, дисперсанты

Инженерно-физический журнал, 94, № 5, с. 1235-1244 (2021) | Рубрики: 16 17

 

Стрельцова М.М., Кузин Д.А. «Измерение электромагнитного шума для оценки электромагнитной обстановки» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 808-815 (2019)

В настоящее время остро поднимается вопрос влияния электромагнитной обстановки, в том числе низкочастотного магнитного поля, на здоровье человека. Данная работа посвящена глобальной проблеме изучения влияния окружающего шума и электромагнитных полей на человека. В работе представлены результаты экспериментального исследования влияния излучения электронной техники на человека на фоне электромагнитного шума. Эксперимент, описанный в статье, проводился в Японии в университете Канадзавы (Kanazawa University). Рассмотрены такие вопросы, как источники техногенного электромагнитного шума, определение передаточной характеристики магнитной антенны, выделение магнитной составляющей из электромагнитного шума, оценка соответствия измеренных данных действующим нормативным документам. Приведены схемы измерительных установок, используемых при проведении эксперимента. В заключении авторы анализируют полученные результаты исследования.

Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 808-815 (2019) | Рубрика: 17

 

Адрианов А.Л., Сизаско В. «О некорректном представлении ударного процесса на ударных полярах в вязком теплопроводном газе» Сибирский аэрокосмический журнал, 22, № 4, с. 558-567 (2021)

Рассматриваются ударные газодинамические процессы, нашедшие широкое применение в ракетно-космической технике при конструировании и оптимизации устройств, энергетических установок. Производится анализ известных точных и асимптотических соотношений/условий на ударной волне, в частности – обобщенных дифференциальных соотношений (ОДС) на криволинейном косом скачке уплотнения для модели вязкого теплопроводного газа при больших числах Рейнольдса. Показаны преимущества использования дискретно-аналитического подхода, например: 1) возможность максимально использовать гладкость ударного газодинамического образования (скачка) в касательном направлении; 2) строить эффективные вычислительные алгоритмы, лишенные негативного действия аппроксимационной/искусственной вязкости на схематизированном разрыве. Параллельно рассмотрен весьма распространенный графический способ отображения результатов газодинамических расчетов на плоскость ударных поляр, предложенный Буземаном, и объёмный (3D) поляроид, предложенный В.Н. Усковым. Сам математический аппарат ударных поляр построен на точных соотношениях типа Ренкина–Гюгонио и неплохо зарекомендовал себя даже при моделировании течений вязкого теплопроводного газа. Однако в многочисленных литературных источниках присутствуют результаты (ударные решения) как физического, так и вычислительного экспериментов, которые не отображаются строго на ударных полярах. В настоящей работе показано, что в редких случаях данный и весьма распространённый способ такого отображения может быть и некорректным. Доказано, что основными причинами такого дефекта является совместное действие трех основных факторов: неравномерность течения перед ударным образованием, краевой эффект за ним, действие внешних фактора вязкости и механизма теплопроводности.

Сибирский аэрокосмический журнал, 22, № 4, с. 558-567 (2021) | Рубрика: 17

 

Коновалов И.А., Чесноков А.А., Баринов А.А., Дмитриев С.М., Хробостов А.Е., Макаров М.А. «Применение электроимпедансного метода измерений при исследовании пузырьковых режимов течения двухкомпонентного потока» Приборы и методы измерений, 12, № 3, с. 183-193 (2021)

Одной из важных задач при проведении расчётного обоснования надёжности и безопасности оборудования, входящего в состав проектируемых ядерных энергетических установок, на сегодня является моделирование пузырькового режима течения теплоносителя. В связи с этим, целью данной работы являлось изучение особенностей движения газового пузыря в жидкой среде, а также отработка и расширение методических особенностей применения матричных кондуктометрических систем, получивших широкое распространение в исследовательской практике, для исследования газожидкостных потоков. В работе изложен способ первичной обработки экспериментальных данных, направленный на устранение избыточной проводимости в ячейках разработанного сетчатого датчика, что позволило получить значения истинного объёмного газосодержания в исследуемой области. Последующий анализ позволил оценить объёмы регистрируемых газовых пузырей градиентным методом, а также величину плотности межфазной поверхности в ячейках датчика, которая играет ключевую роль при моделировании межфазного тепло- и массообмена. Сравнение полученных величин с показаниями контрольно-измерительных приборов экспериментальной установки показало хорошую степень соответствия. Представленная работа является адаптацией применения кондуктометрической измерительной системы для исследования многокомпонентных потоков с целью дальнейшего применения для исследования двухкомпонентных потоков в каналах имитатора активной зоны при помощи сетчатых кондуктометрических датчиков.

Приборы и методы измерений, 12, № 3, с. 183-193 (2021) | Рубрика: 17

 

Михайлов О.В. «О квартильном ранжировании научных журналов» Вестник Российской академии наук (РАН), 91, № 12, с. 1183-1186 (2021)

Представлены принципы ранжирования научных журналов по квартилям Q1–Q4. Отмечено, что включение журнала в конкретный квартиль зависит не только от импакт-фактора, но и от научной области, к которой он отнесён в базах данных Web of Science и Scopus, вследствие чего одно и то же издание может присутствовать в разных квартилях. По мнению автора, ранжирование журналов по квартилям носит более объективный характер, чем по значениям импакт-факторов.

Вестник Российской академии наук (РАН), 91, № 12, с. 1183-1186 (2021) | Рубрика: 17

 

Березин А.В., Марков М.Б., Косарев О.С., Паротькин С.В., Тараканов И.А. «Неравновесная модель ионизации газа быстрыми электронами» Математическое моделирование, 34, № 1, с. 3-15 (2022)

Рассмотрена ударная ионизация разреженного газа электронами с высокой энергией. Построена приближенная гидродинамическая модель плотности тока вторичных электронов низкой энергии, образующейся при ударной ионизации. Концентрация, дрейфовая скорость и удельная энергия вычисляются путем приближенного решения кинетического уравнения вторичных электронов. Предполагается пространственная однородность, изотропность начального распределения вторичных электронов, совпадение направления их дрейфа и электрического поля. Дополнительные приближения связаны со структурой функции распределения вторичных электронов и усреднениями сечений. Представлены результаты проверки модели путем сравнения с прямым моделированием столкновений.

Математическое моделирование, 34, № 1, с. 3-15 (2022) | Рубрика: 17

 

Бобренёва Ю.О. «Моделирование процесса пьезопроводности двухфазной жидкой системы в коллекторе трещиновато-порового типа» Математическое моделирование, 34, № 1, с. 33-46 (2022)

Рассматривается массоперенос в карбонатном коллекторе трещиновато-порового типа. Такие коллекторы имеют естественную систему разрушения в виде трещин и каверн. В данной работе предложена и исследована математическая модель перераспределения флюида между матрицей порового типа и сетью естественных трещин. Полученная система дифференциальных уравнений является квазилинейной и достаточно сложной. При ее численном решении возникает ряд трудностей. Во-первых, система содержит большое количество неизвестных функций. Во-вторых, характер нелинейности уравнений таков, что соответствующая линеаризованная система уже не обладает свойством самосопряженности пространственных дифференциальных операторов. Для решения возникшей проблемы применяется метод расщепления по физическим процессам и аппроксимации дифференциальных операторов методом конечных разностей. Полученная в результате расщепленная сеточная модель эквивалентна дискретным исходным балансным уравнениям системы (сохранение массовых компонент флюидов и полной энергии системы), записанным в дивергентной форме. Такой подход основан на нелинейной аппроксимации сеточных функций по времени, которая зависит от доли объема, занятой флюидами в порах, и является простой в реализации. В работе представлены результаты численных расчетов, проанализирована пространственно-временная динамика процессов изменения давления.

Математическое моделирование, 34, № 1, с. 33-46 (2022) | Рубрика: 17

 

Шарова Ю.С. «МГД моделирование динамики остатка сверхновой с учетом нейтральной компоненты плазмы» Математическое моделирование, 34, № 1, с. 47-58 (2022)

Представлены методика и результаты трехмерного моделирования радиативной ударной волны, возникающей при разлете остатка сверхновой в окружающую межзвёздную среду. Целью расчетов является анализ гидродинамической неустойчивости в плотном слое вещества, сформированного при торможении остатка в межзвездном газе. Структура слоя, в значительной степени определяющая эффективность генерации космических лучей, зависит от ряда факторов, в частности, от скорости радиационного охлаждения межзвездной плазмы, величины магнитного поля, наличие нейтральной компоненты в ионизованной среде. Создание методики и ПО для оценки перечисленных факторов является определяющей мотивацией данной работы. Для моделирования используется программный комплекс MARPLE3D (ИПМ им. М.В. Келдыша РАН), разработанный для решения на высокопроизводительных вычислительных системах кластерного типа задач магнитной радиационной газовой динамики.

Математическое моделирование, 34, № 1, с. 47-58 (2022) | Рубрика: 17

 

Мажукин В.И., Королева О.Н., Шапранов А.В., Демин М.М., Алексашкина А.А. «Определение теплофизических свойств золота в области фазового перехода плавление – кристаллизация. Молекулярно-динамический подход» Математическое моделирование, 34, № 1, с. 59-80 (2022)

Рассматривается молекулярно-динамическое (МД) моделирование теплофизических свойств чистого металлического золота (Au) и гистерезиса с целью исследования его поведения при фазовых превращениях плавление–кристаллизация, т.е. при переходе твердое тело – жидкость. Представлены результаты вычислительных экспериментов, в которых получены температурные зависимости ряда теплофизических характеристик металла. Подтверждена возможность образования сильно перегретых метастабильных состояний твердой фазы при быстром нагреве Au.

Математическое моделирование, 34, № 1, с. 59-80 (2022) | Рубрика: 17

 

Сухинов А.И., Никитина А.В., Атаян А.М., Литвинов В.Н., Белова Ю.В., Чистяков А.Е. «Суперкомпьютерное моделирование гидробиологических процессов прибрежных систем» Математическое моделирование, 34, № 1, с. 81-103 (2022)

Работа посвящена суперкомпьютерному моделированию динамики планктонных популяций, включая фито- и зоопланктон, в прибрежных системах. Математическая модель динамики планктонных популяций включает систему уравнений конвекции-диффузии-реакции с нелинейными членами, позволяет изучать механизм наружно-гормонального регулирования на основе сценарного подхода. Предложенная математическая 3D модель линеаризована, проведена ее дискретизация и на основе расщепления по координатам получена цепочка, состоящая из двумерной и одномерной задач. Для численной реализации предложенной математической модели гидробиологии прибрежной системы в виде программного модуля (ПМ) использовалась многопроцессорная вычислительная система (МВС), рассчитанная на массивно параллельные вычисления, ее использование позволило значительно сократить время работы ПМ. Для повышения точности расчетов использована процедура уточнения решения на последовательности сгущающихся равномерных прямоугольных сеток. Изучено влияние механизма эктокринного регулирования и режима поступления биогенных веществ на продукционно-деструкционные процессы планктона. В математическую модель включена нелинейная зависимость, используемая для описания скорости роста клеток водорослей от концентрации метаболита, что позволило описать способность продуктов выделений водорослей контролировать их рост даже в условиях массового поступления загрязняющих веществ. Используемый подход отвечает современным представлениям о функционировании гидробиоценоза. На основе разработанного программного инструментария, ориентированного на супер-ЭВМ, изучены не только прямые трофические взаимодействиями, но и действия продуктов жизнедеятельности особей, представляющие собой опосредованные – химические взаимодействия.

Математическое моделирование, 34, № 1, с. 81-103 (2022) | Рубрика: 17

 

Луцкий А.Е., Северин А.В., Ханхасаева Я.В. «Расчет высокоскоростных течений на основе гиперболической квазигазодинамической системы» Математическое моделирование, 34, № 2, с. 17-31 (2022)

На основе компактного варианта гиперболической системы квазигазодинамических уравнений разработан и реализован на современных многопроцессорных вычислительных системах К-100 и К-60 (ИПМ им. М.В. Келдыша РАН) численный алгоритм для неструктурных сеток. Проведены расчеты обтекания модели высокоскоростного летательного аппарата при числе Маха М=6 и различных углах атаки. Проведено численное моделирование нестационарного течения в канале воздухозаборника.

Математическое моделирование, 34, № 2, с. 17-31 (2022) | Рубрика: 17

 

Фрейнкман Б.Г. «Кулоновские взаимодействия в модели изолированного атома с экранированным ионом» Математическое моделирование, 34, № 2, с. 32-40 (2022)

Работа продолжает исследования свойств решетки графена на основе модели водородоподобного атома. Актуальность этой темы не иссякает в связи с не до конца изученным механизмом проводимости подобных тонких структур углерода и процессов эмиссии с их поверхности. Для описания свойств решетки используется модификация подхода Брандта–Китагавы с экранированными ионами, предложенная нами ранее. В приближении холодной решетки эта модель предполагает, что три валентных атома, ориентированных по линиям связи, принадлежат экранирующей оболочке иона. И только один валентный электрон определяет основное состояние атома решетки и неоднородное угловое распределение его поля. В настоящей работе предлагается учесть кулоновские взаимодействия электронов внешней оболочки атома с собственным ионом и его ближним окружением. Для этого разработана модификация распределения плотности электронов экранирующей оболочки с учетом её кулоновского взаимодействия с электроном водородоподобного атома. Решение задачи о параметрах основного состояния атома решетки выполняется численно с помощью вариационного подхода. В численных экспериментах получены параметры взаимодействия слабосвязанного электрона с ионом. Также показано, что для изолированного атома углерода учет кулоновского взаимодействия электрона с экранирующей оболочкой иона позволяет с хорошей точностью рассчитать потенциал ионизации основного состояния. Предложенная численная методика приводит к адекватным результатам по расчету потенциала ионизации для всех легких атомов от Li до Ne.

Математическое моделирование, 34, № 2, с. 32-40 (2022) | Рубрика: 17

 

Жданова Н.С., Абалакин И.В., Васильев О.В. «Расширение метода штрафных функций Бринкмана для сжимаемых течений вокруг подвижных твердых тел» Математическое моделирование, 34, № 2, с. 41-57 (2022)

Предложенo полностью галилеево-инвариантное обобщение метода штрафных функций Бринкмана для сжимаемых течений, расширяющее область применимости метода на задачи обтекания подвижных тел. Разработанный метод обеспечивает возможность проведения вычислений на несогласованных с границей сетках произвольной структуры, включая полностью неструктурированные расчетные сетки. Эффективность галилеево-инвариантного обобщения метода штрафных функций Бринкмана для сжимаемых течений вокруг движущихся объектов продемонстрирована на примере тестовых задач прямого отражения одномерного акустического импульса от плоской стационарной и движущейся поверхности, рассеяния акустической волны стационарным цилиндром и дозвуковом обтекании колеблющегося цилиндра вязким газом. Численные результаты хорошо согласуются с референсными решениями, теоретическими оценками сходимости метода и подтверждают инвариантность предложенной формулировки относительно преобразований Галилея.

Математическое моделирование, 34, № 2, с. 41-57 (2022) | Рубрика: 17

 

Волков Ю.А., Выростков М.Ю., Марков М.Б., Тараканов И.А. «Термомеханические эффекты радиационного происхождения в изделиях микроэлектроники» Математическое моделирование, 34, № 2, с. 58-70 (2022)

Представлена математическая модель термомеханического воздействия проникающего излучения на изделие микроэлектроники. Модель основана на уравнениях термоупругости, которые являются следствием квантовых кинетических уравнений для фононов. Перенос тепла описан законом сохранения энергии и уравнением Каттанео, которое учитывает конечность скорости распространение тепла. Колебания решетки рассмотрены в приближении линейной теории упругости. В целом модель определяет распределение температуры, потока энергии, деформации и напряжения. Разработаны разностные схемы для решения уравнений модели. Эффективность разработанной модели проверена путем решения задачи о термоударе.

Математическое моделирование, 34, № 2, с. 58-70 (2022) | Рубрика: 17

 

Елистратова О.С., Цирлин А.М. «Выбор цен продажи информационного ресурса как задача оптимального управления» Математическое моделирование, 34, № 2, с. 71-84 (2022)

Показано, что модель взаимодействия продавца и рынка, основанная на свойствах макросистем, имеет преимущества перед диффузионными моделями в задачах о выборе оптимальных цен. Рассмотрены и решены задачи выбора цен продажи информационных ресурсов с учетом насыщения рынка, найдена зависимость цены продажи, соответствующая максимуму дохода производителя, для монопольного и конкурентного рынков, получены условия устойчивости монопольного сговора и продолжительность продаж, соответствующая максимуму средней прибыли.

Математическое моделирование, 34, № 2, с. 71-84 (2022) | Рубрика: 17

 

Сухинов А.И., Чистяков А.Е., Кузнецова И.Ю., Атаян А.М., Никитина А.В. «Регуляризованная разностная схема для решения задач гидродинамики» Математическое моделирование, 34, № 2, с. 85-100 (2022)

Приведено описание трехмерной гидродинамической модели движения водной среды, включающей в себя уравнения движения Навье–Стокса, в том числе регуляризированное уравнение неразрывности, учитывающее влияние примеси на плотность водной среды. Аппроксимация уравнений для расчета поля скорости движения водной среды по пространственным переменным выполнена на основе схем расщепления по физическим процессам с учетом коэффициентов заполненности контрольных областей, что позволило учесть сложную геометрию береговой линии и дна водоема, а также повысить точность моделирования. Расчет поля давления с применением регуляризатора в уравнении неразрывности позволил повысить точность моделирования: в разработанной модели давление не может распространяться быстрее скорости ударного фронта (в линейном приближении скорости звука). Применение данного подхода позволяет также уменьшить вычислительную трудоемкость решения сеточных уравнений для задачи расчета давления за счет наличия диагонального преобладания в матрице коэффициентов. Проведены численные эксперименты по моделированию движения водной среды в устьевом районе и процесса смешения вод при наличии существенного градиента плотности водной среды.

Математическое моделирование, 34, № 2, с. 85-100 (2022) | Рубрика: 17

 

Четверушкин Б.Н. «Суперкомпьютерные технологии: проблемы и перспективы их использования» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 11 (2021)

Рассматривается состояние дел с наличием высокопроизводительной вычислительной техники в России и за рубежом, а также с использованием её для решения задач, связанных с созданием новой техники. Обсуждается необходимость быстрого наращивания вычислительных мощностей в России для парирования её возможного технологического отставания. Одной из проблем, тормозящих широкое использование суперкомпьютерных технологий, является трудность адаптации алгоритмов и математического обеспечения на архитектуру вычислительных систем с экстрамассивным параллелизмом. Проблема носит фундаментальный характер и для её решения необходимо создание логически простых и в то же время эффективных алгоритмов. Данные свойства алгоритмов особенно важны для вычислительных систем гибридной архитектуры, в которых в качестве ускорителей используются графические платы. Приводятся примеры созданных в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН таких алгоритмов. Приводятся примеры решения задач газовой динамики и магнитной газовой динамики на системах сверхвысокой производительности.

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 11 (2021) | Рубрика: 17

 

Горобец А.В. «Доктор Стрейнджбаг, или как я перестал беспокоиться и полюбил гетерогенные вычисления» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 146 (2021)

Работа посвящена ресурсоемкому суперкомпьютерному моделированию задач газовой динамики на гибридных вычислительных системах, сочетающих многоядерные процессоры и массивно-параллельные ускорители-сопроцессоры. Гетерогенные вычисления подразумевают одновременное использование в расчете разнородных вычислительных устройств – центральных (CPU) и графических (GPU) процессоров.

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 146 (2021) | Рубрика: 17

 

Исаев С.А., Мяу Дж.Дж., Никущенко Д.В., Судаков А.Г., Тряскин Н.В., Усачов А.Е. «Снижение лобового сопротивления энергоэффективного высотного сооружения с помощью дросселирующего эффекта при воздействии сдвига ветра» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 226-227 (2021)

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 226-227 (2021) | Рубрика: 17

 

Загитов Р.А., Шуваев Н.В. «Применение вариационного подхода для построения многоблочных структурированных расчетных сеток в программном комплексе Turbor&D.Mesher» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 229-230 (2021)

Работа посвящена методике построения расчетных сеток. Рассматривается многоблочная структурированная расчетная сетка, то есть расчетная область описывается не одним упорядоченным массивом узлов, а несколькими блоками. Разбиение сложной области на подобласти более простой формы (блоки) позволяет существенно повысить качество расчетной сетки, сохраняя при этом преимущества использования структурированной расчетной сетки. Блок расчетной сетки представляет собой упорядоченный трехмерный массив узлов, каждый узел описывается тремя координатами в пространстве. Блоки расчетной сетки соединяются между собой «узел в узел», то есть координаты соответствующих узлов смежных блоков расчетной сетки совпадают. Задача построения расчетной сетки заключается в определении координат узлов расчетной сетки таким образом, чтобы расчетная сетка удовлетворяла заданным критериям качества: невырожденность, ортогональность и др.

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 229-230 (2021) | Рубрика: 17

 

Федечкин К., Кароник Б. «Расчетные исследования течения в ступени осевого компрессора М-1» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 237-238 (2021)

Использование в инженерной практике 3D-CFD моделей течения в лопаточных венцах турбомашин является необходимым условием для успешного создания новых образцов газотурбинных двигателей. Причем уровень детализации описания течения расчетными методиками, реализованных в 3D-CFD моделях течения в турбомашинах, постоянно улучшается. Однако на протяжении всего периода развития расчетных методов всегда возникал вопрос о сходимости результатов расчета и эксперимента. Для этих целей существует набор тестовых задач с открытой информацией об объекте исследования, его геометрических данных, условиях проведения эксперимента и результатах экспериментальных исследований. В представленной работе предлагается рассмотреть пример верификации 3D-CFD модели течения в ступени осевого компрессора M-1 в широком диапазоне частот вращения. Приведены результаты исследования влияния напряженно-деформированного состояния лопатки ротора на характеристики ступени осевого компрессора. Выполнен дательный анализ изменения характера течения в ступени при её дросселировании на проектной частоте вращения. Проведена оценка влияния различных подходов к моделированию ротор-статор взаимодействия в ступени осевого компрессора. Результаты расчета показали удовлетворительную сходимость с экспериментальными данными в широком диапазоне частот вращения ротора.

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 237-238 (2021) | Рубрика: 17

 

Дубень А.П., Маракуева О.В., Козубская Т.К., Ворошнин Д.В. «Возможности и ограничения подходов RANS и LES на примере расчета течения в тестовой турбинной решетке T106C» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 238-239 (2021)

В настоящее время для снижения массы двигателя проектировщики вынуждены уменьшать количество лопаток в турбине низкого давления (ТНД), при этом сохраняя нагрузку на ступень. В то же время ТНД работает в широком диапазоне чисел Рейнольдса, на крейсерском режиме соответствующие величины достигают достаточно низких значений – 100 тыс. и меньше. В рамках него большая часть пограничного слоя является ламинарной, а на самой лопатке может образовываться ламинарно-турбулентный переход (ЛТП), чаще всего, вследствие образования локального отрыва ламинарного пограничного слоя. Корректное воспроизведение такого рода течений с помощью численного моделирования является сложной задачей. Это касается не только RANS методов, учитывающих ЛТП, но и подходов, основанных на первых принципах. Объектом численных исследований настоящей работы является турбинная высоконагруженная решетка лопаток T106C, для которой имеются экспериментальные данные. Расчеты проводились для нулевого угла натекания при теоретических числах Рейнольдса Re2th от 90 до 500 тыс. и уровне турбулентности на входе Tu=3%. Мгновенные картины течений представлены на рисунке статьи. Оценка результатов расчетов проводится на основе сравнения с экспериментальными данными по распределениям изэнтропического числа Маха на поверхности лопатки, а также по коэффициенту потерь на выходе из решетки. Для рассматриваемой конфигурации была проведена серия расчетов как в рамках метода RANS (в том числе с учетом ЛТП), так и с помощью вихреразрешающего LES подхода. Для первых использовался коммерческий ПК Numeca Fine/Turbo, для вторых – ПК NOISEtte.

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 238-239 (2021) | Рубрика: 17

 

Виноградов К.А., Ворошнин Д.В., Дубень А.П., Козубская Т.К., Маракуева О.В., Карпов Ф.В. «Численное моделирование течения вблизи высоконагруженных турбинных профилей при низких числах Рейнольдса методами RANS и LES» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 239 (2021)

Представлены результаты численного исследования лопаточных венцов турбины низкого давления, работающих в условиях низких чисел Рейнольдса. Объектом исследования являются рабочие лопатки ступени высоконагруженной ТНД авиационного ГТД. Рассматривается как упрощенная, плоскопараллельная постановка, так и полная трехмерная постановка с вращением.

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 239 (2021) | Рубрика: 17

 

Добровольский И.С., Отряхина К.В., Пятунин К.Р. «Исследование cloking-эффекта в лопаточных венцах турбины низкого давления средствами численного моделирования» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 240 (2021)

Представлены результаты численных исследований cloking-эффекта, в лопаточных венцах многоступенчатой турбины низкого давления (ТНД) и его влияние на интегральные характеристики.

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 240 (2021) | Рубрика: 17

 

Аксенов А.А., Тимушев С.Ф. «Метод аэроакустического моделирования лопаточных машин с дозвуковым течением» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 243-244 (2021)

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 243-244 (2021) | Рубрика: 17

 

Любимов А.Н., Чеглаков И.В. «Нестационарное взаимодействие входных камер и рабочих колёс в стационарных центробежных компрессорах» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 246-247 (2021)

Рассмотрено несколько реальных примеров проектирования входных камер с учётом геометрических ограничений и нестационарного влияния на рабочее колесо. Расчёты взаимного влияния проведены в программе Numeca Fine/Open методом NLH. Определены критерии для проектирования входных камер стационарных ЦК. Показана важность влияния равномерности течения в входной камере на КПД смежных рабочих колес (РК) с разными коэффициентами расхода, показано сравнение влияния исходных и перепроектированных входных камер на течение в РК, сделан вывод о второстепенности критерия снижения коэффициента потерь в входной камере. Показана применимость метода NLH для решения данных задач в промышленном проектировании в сжатые сроки работы над проектом.

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 246-247 (2021) | Рубрика: 17

 

Ворошнин Д.В., Муравейко А.С. «Исследование подходов к моделированию течения в ступени центробежного компрессора со сборной камерой» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 247-249 (2021)

Проведено моделирование центробежного компрессора с использованием различных подходов, реализованный в ПО NUMECA FINE/Turbo: в стационарной постановке.

Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 247-249 (2021) | Рубрика: 17

 

«На кафедре акустики физического фа- культета МГУ создан информационный интернет-портал «Акустика» по русскоязычным публикациям» Новости науки (Бюллетень "Новости науки" физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова), № 1, с. 20-23 (2022)

На кафедре акустики физического факультета МГУ создан информационный интернет-портал «Акустика» по русскоязычным публикациям Сотрудники и студенты кафедры совместно с редколлегией “Акустического журнала”, коллегами из Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ, Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН и Акустического института им. Н.Н. Андреева в рамках проекта информационного обеспечения акустики создали центр сбора и предоставления в открытом доступе информации по русскоязычным работам в области акустики. Разработана технологическая схема, позволившая реализовать на практике такой Центр в виде интернет-портала – http://akdata.ru.

Новости науки (Бюллетень "Новости науки" физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова), № 1, с. 20-23 (2022) | Рубрика: 17

 

Гвишиани А.Д., Добровольский М.Н., Дзеранов Б.В., Дзебоев Б.А. «Большие данные в геофизике и других науках о Земле» Физика Земли, № 1, с. 3-34 (2022)

Термин “Большие Данные” (“Big Data”) в последнее десятилетие стал весьма популярен. Частота его использования в научных статьях, докладах и широкой прессе непрерывно растет. В статье описывается история возникновения и развития теории и практики Больших Данных (БоД), как научной дисциплины, приводятся их главные характеристики и методы обработки и анализа, представляются формализм и семейство V-характеристик БоД, перечисляются примеры источников растущих БоД, оказывающих фундаментальное воздействие на развитие геофизики и смежных наук о Земле. В качестве примеров источников БоД в науках о Земле рассмотрены: дистанционное зондирование Земли, метеорология, геоэкология на примере глобальной иерархической сети SMEAR (Stations Measuring Earth surfaces and Atmosphere Relations) и сейсмическая разведка. Также рассмотрены данные сейсмического мониторинга, которые могут стать БоД при комбинировании с другими геофизическими данными, и геомагнитные данные, не являющиеся БоД, но, тем не менее, представляющие большую научную ценность.

Физика Земли, № 1, с. 3-34 (2022) | Рубрики: 17 18

 

Садковская И.В., Эйхвальд А.И., Эйхвальд Т.А. «Исследование неопределенности измерений лазерного интерференционного масляного манометра высокого разрешения, вносимой оптическим интерферометром с фазовой модуляцией» Приборы, № 6, с. 9-12 (2021)

Проведены исследования неопределенности измерений лазерного интерференционного масляного манометра высокого разрешения, вносимой оптическим интерферометрическим устройством с фазовой модуляцией (ОИУФМ), разработанного с целью модернизации и улучшения метрологических характеристик лазерного интерференционного масляного манометра (ЛИММ) из состава государственного первичного эталона единицы давления ГЭТ 101–2011. Описаны конструкция и принцип работы ОИУФМ, а также методика исследования неопределенности измерений дробной доли интерференционной полосы. Исследование функциональности ОИУФМ производилось методом сопоставления осциллограмм реального интерференционного сигнала с теоретической кривой, описывающей двухлучевую интерференцию. Установлено, что основной вклад в неопределенность измерений дробных долей интерференционной полосы вносит нелинейность зависимости деформации пьезоэлектрического модулятора, входящего в состав ОИУФМ, от подаваемого напряжения. Результаты исследований показывают, что неопределенность измерения долей интерференционной полосы не превышает 1/25 ее части, что в пересчете в давление составляет 0,1 мПа и приблизительно в 12 раз меньше разрешающей способности ЛИММ из состава ГЭТ 101–2011. Ключевые слова: жидкостный манометр, лазерный интерферометр, фазовая модуляция, пьезоэлемент, измерение долей полосы, разрешение, неопределенность измерений.

Приборы, № 6, с. 9-12 (2021) | Рубрика: 17

 

Кузнецов Г.В., Антонов Д.В., Войтков И.С., Исламова А.Г., Кропотова С.С., Шлегель Н.Е. «Закономерности тепломассообмена при локализации очагов низовых лесных пожаров с применением заградительных полос» Инженерно-физический журнал, 94, № 3, с. 796-810 (2021)

Представлены результаты полевых экспериментов по установлению макроскопических закономерностей тепломассообмена при локализации очага низового лесного пожара с применением заградительной полосы в виде увлажненного слоя лесных горючих материалов (хвои, листьев, веточек и их смеси) перед фронтом их пламенного горения и пиролиза. Основное внимание уделено комплексному анализу влияния дисперсности водяного аэрозоля (концентрации и размеров капель), используемого для формирования заградительной полосы, на ее параметры. Показано, что условия эффективной локализации и подавления пламенного горения и термического разложения лесных горючих материалов могут быть достигнуты при создании группы заградительных полос разной ширины с разными глубинами промачивания материала. Выполнено прогнозирование параметров заградительных полос (объем воды, ширина и глубина промачиваемого слоя материала, удельная плотность орошения), необходимых и достаточных для локализации очагов горения разных габаритных размеров, соответствующих реальным лесным пожарам. Ключевые слова: сверхзвуковая струя, ближнее звуковое поле, форкамера.

Инженерно-физический журнал, 94, № 3, с. 796-810 (2021) | Рубрика: 17

 

Белов А. «Особенности генерации и распространения сверхнизкочастотных волн, возбуждаемых в ионосфере Земли, при воздействии мощного КВ-радиоизлучения» Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 24, № 4, с. 53-62 (2021)

Приведены результаты экспериментальных исследований характеристик сверхнизкочастотных излучений, возбуждаемых во внешней ионосфере при нагреве ионосферной плазмы излучением высокоширотного нагревного стенда EISCAT-heating. Эксперименты были выполнены в период 2006–2010 гг. с использованием двух основных схем генерации, включающих воздействие с помощью промодулированного по мощности излучения нагревного стенда и двух немодулированных волн накачки с расстройкой по частоте. In-situ измерения характеристик плазменно-волновых возмущений проведены на высотах внешней ионосферы Земли с помощью бортовой аппаратуры микроспутника DEMETER. В работе определены основные пространственные, амплитудные и спектральные характеристики генерируемых низкочастотных излучений. Показано, что характерный размер области регистрации сверхнизкочастотных излучений составляет порядка 400–600 км вдоль траектории движения микроспутника DEMETER. Пространственное положение области регистрации определяется как используемой схемой генерации, так и распределением фоновой концентрации плазмы. Амплитуда напряженности электрического поля сверхнизкочастотных излучений на высотах внешней ионосферы Земли составляет 50–330 мкВ/м.

Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 24, № 4, с. 53-62 (2021) | Рубрика: 17

 

Фрик П.Г., Соколов Д.Д., Степанов Р.А. «Вейвлет-анализ пространственно-временной структуры физических полей» Успехи физических наук, 192, № 2, с. 69-99 (2022)

Использование методов спектрального анализа, восходящих к методу Фурье, является общей идеей физики. Вейвлеты появились как естественное обобщение классического спектрального анализа на случай сложных нестационарных и пространственно-неоднородных систем, для которых сравнение с бесконечной синусоидой, составляющее основу метода Фурье, приходится заменять на сравнение с конечным волновым пакетом, который и называют вейвлетом. В предлагаемом обзоре авторы, основываясь в значительной степени на собственном опыте использования вейвлет-анализа в задачах астро- и геофизики, солнечно-земных связей, а также климатологии, медицинской физики и лабораторного гидродинамического эксперимента, попытались показать возможности и обсудить практические аспекты приложения аппарата вейвлетов к интерпретации сигналов и изображений различной физической природы.

Успехи физических наук, 192, № 2, с. 69-99 (2022) | Рубрики: 17 18

 

Козицкий С.Б., Козицкая И.С. «Электромагнитные поля, индуцированные поверхностными кольцевыми волнами в глубоком море» Подводные исследования и робототехника, 34, № 2, с. 66-74 (2021)

Исследуются электромагнитные поля, индуцированные движениями проводящей жидкости бесконечной глубины во внешнем магнитном поле. Исходные уравнения Максвелла сформулированы через магнитный вектор Герца, и получены общие решения для электромагнитных полей и плотности тока для некоторого семейства потенциальных полей скорости жидкости. В частности, изучены электромагнитные эффекты, связанные с радиально-симметричной системой прогрессивных поверхностных волн в глубоком море, порожденной либо подводными осциллирующими источниками (точечный монопольный источник, вертикально колеблющаяся сфера), либо дисперсионным распадом изначально локазизованных возмущений поверхности моря (волны Коши–Пуассона). Для начального возмущения поверхности жидкости специального вида получены аналитические выражения для электромагнитных полей в воздухе, индуцированных волнами Коши–Пуассона. Для этих решений рассмотрены их различные асимптотики, исследовано поведение полученных решений в случае больших времен и расстояний от начала координат. Оказалось, что вариации электромагнитного поля в воздухе на достаточно большой высоте над океаном могут быть вероятными предвестниками волн цунами. Результаты могут быть полезны в разработке систем детектирования волн цунами дистанционными методами.

Подводные исследования и робототехника, 34, № 2, с. 66-74 (2021) | Рубрика: 17

 

Ляхов Д.Г. «Новости подводной роботехники» Подводные исследования и робототехника, 34, № 4, с. 86-87 (2021)

Подводные исследования и робототехника, 34, № 4, с. 86-87 (2021) | Рубрика: 17