Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2022, № 2

 

Шевелев Ю.Д. «Примеры установившихся осесимметричных течений идеальной несжимаемой жидкости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 3-13 (2022)

Рассмотрены пространственные (осесимметричные) течения идеальной несжимаемой жидкости в многосвязных областях. В системе координат, связанной с потенциалом скоростей и функцией тока, для квазиконформных осесимметричных отображений построены аналоги степеней комплексного переменного, аналогичные тем, которые используются для конформных отображений в плоском случае. Рассмотрены квазианалитические полиномы произвольной степени и подобраны сопряженные к ней функции. Найдены решения, удовлетворяющие уравнению Лапласа в цилиндрической системе координат, в виде формальных степеней в "операторной" форме. Приводятся решения задач около тел конечных размеров, в полубесконечных областях, в осесимметричных каналах сложной формы при наличии внутреннего тела.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 3-13 (2022) | Рубрики: 04.01 04.12

 

Очеретяный С.А., Прокофьев В.В. «Влияние сужения сопла на работу генератора периодических импульсных струй» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 14-26 (2022)

Проведенные ранее экспериментальные исследования струйных течений жидкости в присутствии искусственной каверны с отрицательным числом кавитации показали, что при определенных условиях в гидравлической системе возникают кавитационные автоколебания с высокой интенсивностью пульсаций давления. В работе исследуется течение в магистрали, состоящей из сопротивления (кавитатора), искусственной газовой каверны и сужающегося сопла, через которое жидкость и газ истекают в атмосферу. Обнаружено, что при умеренных поддувах газа в каверну, когда автоколебания отсутствуют и давление в каверне стационарно, в области взаимодействия струи с препятствием (экраном) наблюдаются импульсы давления ударного характера. Этот эффект связан, по-видимому, с интенсивным развитием тейлоровских структур на границе образующейся в этом течении каверны с отрицательным числом кавитации. Проведено исследование зависимости интенсивности периодического импульсного воздействия на препятствие от величины сужения сопла для двух частотных режимов кавитационных автоколебаний. Расчеты, проведенные в рамках одномерной модели истечения из сопла порции несжимаемой жидкости, хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 14-26 (2022) | Рубрика: 04.11

 

Вачагина Е.К., Кадыйров А.И. «Параметрический метод решения задачи о течении многомодальной вязкоупругой жидкости в круглой трубе» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 27-37 (2022)

Представлено параметрическое решение задачи о течении многомодальных вязкоупругих жидкостей с реологическими уравнениями состояния Гиезекуса и Фан-Тьен-Таннера в круглой трубе для ламинарных изотермических стационарных режимов течений с умеренными и высокими значениями чисел Вайсенберга. Представлены полученные на основании расчетов профили осевой составляющей скорости и нормальных напряжений, а также профили коэффициентов разностей нормальных напряжений при течении полиэтилена низкой плотности (DSM Stamylan LD 2008 XC43) и 0.25% водного раствора полиакриламида. Получено удовлетворительное согласование между экспериментальными и расчетными данными для обеих реологических моделей. Рассмотрен частный случай течения вязкоупругой жидкости Гиезекуса с величиной реологического параметра модели в интервале (0.5, 1).

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 27-37 (2022) | Рубрика: 08.11

 

Шварц К.Г. «Устойчивость адвективного течения во вращающемся горизонтальном теплоизолированном снизу слое несжимаемой жидкости с твердыми границами при малом числе Прандтля» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 38-50 (2022)

Исследуется устойчивость адвективного течения в плоском вращающемся горизонтальном слое несжимаемой жидкости с твердыми границами. На верхней границе слоя задано линейное распределение температуры, нижняя граница теплоизолированная. Адвективное течение, возникшее за счет горизонтальной конвекции, описывается аналитически в виде нового точного решения уравнений Навье–Стокса в приближении Буссинеска. При малом значении числа Прандтля в рамках линейной теории исследуется устойчивость адвективного течения на нормальные возмущения для широкого диапазона числа Тейлора. Определяются наиболее опасные моды, строятся нейтральные кривые. В рамках нелинейной постановки задачи изучается влияние вращения на структуру конечно-амплитудных возмущений в надкритической области вблизи минимумов нейтральных кривых.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 38-50 (2022) | Рубрика: 04.01

 

Каневская Р.Д., Новиков А.В. «Многомасштабное моделирование кислотного воздействия на карбонатный пласт» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 51-65 (2022)

Рассматривается задача соляно-кислотного воздействия на карбонатную породу на нескольких масштабах. На масштабе керна рассматривается задача двухфазной многокомпонентной фильтрации по закону Дарси с химическими превращениями. Исследуются режимы закачки кислоты в керн, приводящие к образованию червоточин. Данное исследование позволяет определить динамику роста червоточин при различных параметрах кинетики реакции, скоростях закачки и для различных распределений проницаемости. Полученные зависимости используются в крупномасштабной модели кислотного гидроразрыва пласта (КГРП), которая также включает в себя модель двухфазной многокомпонентной фильтрации с химическими превращениями в пористой среде и модель распространения кислоты по трещине. Моделируется дополнительный вклад червоточин в проводимость. На основе предложенной модели выполнен ряд расчетов КГРП, исследован эффект учета червоточин в предложенной крупномасштабной модели, изучено влияние определяющих параметров процесса, таких как длина трещины, проницаемость пласта и темпы нагнетания раствора на эффективность воздействия, оцениваемую через продуктивность скважины после операции.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 51-65 (2022) | Рубрика: 16

 

Ткачева Л.А. «Начально-краевая задача о поведении ледяного покрова под действием нагрузки при наличии сдвигового потока» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 66-76 (2022)

Построено решение задачи о поведении ледяного покрова на поверхности идеальной несжимаемой жидкости конечной глубины под действием локальной области давления при наличии потока со сдвигом скорости. Рассмотрены случаи импульсного воздействия и периодической по времени осесимметричной нагрузки. Использован метод преобразования Фурье в рамках линейной теории волн. Исследован прогиб ледяного покрова в зависимости от градиента скорости течения, коэффициента сжатия и толщины ледяного покрова.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 66-76 (2022) | Рубрики: 07.11 07.14

 

Слепышев А.А. «Вертикальный перенос импульса инерционно-гравитационными внутренними волнами на течении при учете турбулентной вязкости и диффузии» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 77-86 (2022)

В приближении Буссинеска рассматриваются свободные внутренние волны при учете вращения Земли на двумерном вертикально-неоднородном стратифицированном течении при учете турбулентной вязкости и диффузии. Применяется неявный метод Адамса третьего порядка точности для численного решения краевой задачи для амплитуды вертикальной скорости внутренних волн. Получено, что собственная функция и частота волны – комплексные. Учет турбулентной вязкости и диффузии приводит к тому, что мнимая часть частоты волны отрицательная, т.е. волна затухает. Вертикальные волновые потоки импульса отличны от нуля и могут быть сравнимы или превышать соответствующие турбулентные потоки.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 77-86 (2022) | Рубрика: 08.02

 

Березко М.Э., Никитченко Ю.А. «Численное решение задачи гиперзвукового обтекания тонкой пластины» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 87-95 (2022)

Рассмотрена задача обтекания абсолютно острой кромки гиперзвуковым потоком. Решение проводилось с использованием модельного кинетического уравнения многоатомных газов. Описан метод решения задачи, позволяющий выделить разрыв функции распределения молекул в пространстве скоростей. Рассчитано распределение нормального напряжения по поверхности пластины и над ней. Полученные результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Показано, что при гиперзвуковом обтекании перед острой кромкой возникает возмущенная область течения.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 87-95 (2022) | Рубрика: 08.15

 

Жаров В.А., Тугазаков Р.Я. «Динамика пограничного слоя в сжимаемом газе. Численное моделирование» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 96-104 (2022)

По результатам прямого численного моделирования обтекания плоской пластины в рамках уравнений Навье–Стокса проведен теоретический анализ ламинарно-турбулентного перехода в сверхзвуковом потоке газа. Подтвержден закон подобия частоты образования берстов. Спектральный анализ течения указал на реализацию в турбулентном пограничном слое (т.п.с.) резонансного трехволнового взаимодействия волн. Изучено влияние температуры пластины на турбулизацию потока газа и спектральный состав пульсаций давления.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 96-104 (2022) | Рубрика: 08.15

 

Salmi S., Allalou N., Debiane M. «Слабонелинейные трехмерные гравитационные несвязанные волны на границе раздела: метод возмущений и вариационная постановка» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 105-122 (2022)

Рассматривается слабо нелинейное поведение коротко-гребневых волн на границе раздела двух сред при наличии течения в одной из сред. При нахождении аналитических решений используются два подхода. В первом из них при нахождении решений с пятым порядком аппроксимации применяется метод возмущений. Преимущество этого метода состоит в том, что он позволяет определить условие гармонического резонанса, который является одним из главных характеристик волн с короткими гребнями. Вторым методом является вариационный подход, предложенный Уиземом. На базе этого метода находится квадратное дисперсионное уравнение. В линейном случае показано, что есть критическая скорость течения, при превышении которой решения со стационарными волнами не могут существовать. Это критическое течение связано с появлением неустойчивости. В нелинейном случае критическая скорость течения растет вместе с амплитудой волн, как и в двумерном случае.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 105-122 (2022) | Рубрика: 08.02

 

Hao L.Z., Pan Z.Y. «Излучение и дифракция волн погруженным телом в слое воды конечной глубины при наличии ледяного покрова» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 123-140 (2022)

Для описания процессов излучения и дифракции волн, инициируемых погруженным телом в слое воды постоянной конечной глубины с ледяным покровом, предлагается использовать метод, основывающийся на трехмерной функции Грина. Предполагается, что жидкость идеальная и течение безвихревое, ледяной покров моделируется упругой пластиной. Функция Грина, удовлетворяющая линеаризованному условию на покрытой льдом поверхности, выводится в трехмерном случае для тела без продольного движения в слое воды конечной глубины и приводятся численные результаты для функции Грина и ее производных. С помощью распределения объемного расхода источников на поверхности тела выводятся интегральные уравнения и решаются задачи излучения и дифракции волн. В качестве примера рассматривается погруженная сфера и анализируется влияние глубины слоя воды и изгибной жесткости ледяного покрова на гидродинамику рассматриваемой задачи. Хорошее согласие полученных результатов с аналитическими решениями подтверждает корректность и достоверность предлагаемого метода.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 123-140 (2022) | Рубрика: 07.14

 

Altmeyer S. «Локализованные турбулентные структуры в течении в длинной трубе при минимальном количестве ограничений на симметрию» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 141-150 (2022)

Граница ламинарно-турбулентного перехода, называемая также гранью (edge), отделяет – по крайней мере, на конечном промежутке времени – траектории, стремящиеся к турбулентному аттрактору, от траекторий, притягиваемых ламинарным аттрактором. Для изучения динамики течения на этой границе (сепаратрисе) в работе выполнено прямое численное моделирование переходного течения в трубе в длинной расчетной области при числах Рейнольдса Re∈[2200, 2800]. Полученное решение имеет форму структуры, локализованной в пространстве и движущейся вниз по течению. По своим качественным характеристикам эти течения близки к турбулентным порывам, наблюдаемым в экспериментах в режиме переходных чисел Рейнольдса. Динамика состояний в области седла в фазовом пространстве на сепаратрисе, представляющей собой гиперповерхность течения в трубе, является хаотичной. Описаны локализованные решения на сепаратрисе для течений в трубах и изучена их взаимосвязь с турбулентными порывами при минимальном числе искусственных ограничений на структуру течения. Именно, рассмотрена только зеркальная симметрия и исследовано поведение решения в данном подпространстве. В отличие от решений, на которые наложены симметрии более высокого порядка, найденные в работе решения на сепаратрисе, обладают той же сложностью, что и решения в полном пространстве и, следовательно, представляют собой реальные физические (симметричные) течения.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 141-150 (2022) | Рубрики: 04.09 08.05