Цыпкин Г.Г., Шаргатов В.А. «Линейная устойчивость фильтрационного течения с поверхностью раздела газ–нефть в рамках подхода Бринкмана» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 56-64 (2022)

Рассматривается задача об устойчивости вертикального течения в нефтяном коллекторе с газовой шапкой, когда движение нефти подчиняется уравнению Бринкмана. Выведены граничные условия на подвижной границе газонефтяного контакта и получено базовое решение. Методом нормальных мод исследована устойчивость поверхности раздела газ–нефть. Проведено исследование полученного дисперсионного соотношения. Найдены условия устойчивости течения при всех значениях параметров и показано, что в линейном приближении скорость роста коротковолновых возмущений стремится к нулю при возрастании волнового числа.

Гончаров Е.С., Коломийцев Г.В. «Исследование решений в виде бегущих волн уравнения Кортевега–де Вриза–Бюргерса с кусочно-линейной функцией потока» Лазерные, плазменные исследования и технологии – ЛаПлаз-2021. Москва, 23–26 марта 2021 г. Сборник научных трудов VII Международной конференции. Часть 1, с. 458-459 (2021)

Рассмотрены свойства решений уравнения Кортевега–де Вриза–Бюргерса в виде бегущих волн. Исследован характер поведения особых разрывов со стационарной структурой в зависимости от параметра диссипации для случая, когда функция потока имеет линейно-кусочный вид.

Батяев Е.А., Хабахпашева Т.И. «Гидроупругие волны в канале, покрытом льдом с линейно меняющейся толщиной» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 65-78 (2022)

Построено и исследовано решение задачи об изгибно-гравитационных волнах в канале, покрытом льдом, толщина которого линейно меняется от одной стенки канала до другой. Канал имеет прямоугольное сечение. Предполагается, что толщина ледовой пластины мала по сравнению с глубиной канала, а ее края приморожены к стенкам канала. Прогиб ледового покрова описывается в рамках линейной теории упругих пластин, течение жидкости подо льдом полагается потенциальным. Задача решается методом разложения по модам колебаний балки, толщина которой меняется линейно по ширине канала. Определены дисперсионные соотношения, профили изгибно-гравитационных волн поперек канала и распределения удлинений в ледовом покрове. Найдены групповые и фазовые скорости гидроупругих волн. Исследована зависимость гидроупругих характеристик от линейного коэффициента, определяющего неравномерность толщины льда. Проведено сравнение

Терентьева Л.В., Нигматуллин Р.З. «Расчет генерации тонального шума и турбины низкого давления на основе моделирования нестационарного течения газового потока» Авиадвигатели XXI века. Москва 24–27 ноября 2015 г. Сборник тезисов докладов, с. 319-321 (2015)

Проведено исследование тонального шума, генерируемого модельной двухступенчатой неохлаждаемой турбиной низкого давления на различных режимах работы. Анализ основан на численном интегрировании системы осредненных по Рейнольдсу трехмерных нестационарных уравнений Навье–Стокса, описывающих турбулентные течения вязкого теплопроводного газа. Полученное в результате расчета поле пульсаций давления преобразуется методами спектрального анализа, что позволяет получить тональные характеристики шума, генерируемого в выходном сечении турбины. Подробное описание метода расчета, а также способа извлечения акустической информации из полученных результатов, приведено ранее.

Халецкий Ю.Д., Почкин Я.С., Коржнев В.Н. «Влияние конструктивных особенностей второго порядка на шум модели вентилятора» Авиадвигатели XXI века. Москва 24–27 ноября 2015 г. Сборник тезисов докладов, с. 274-275 (2015)

Множество вращающихся и неподвижных венцов в турбомашинах делает их спектры шума сложными и разнообразными, содержащими тональный шум не только вентилятора, но и компрессора низкого давления на частотах следования и их гармониках, а также на суммарных и разностных частотах. Тональные составляющие на этих частотах являются результатом нелинейного взаимодействия вращающихся венцов. Обычно распространяющиеся в канале двухконтурного двигателя тоны генерируются только в результате взаимодействия ротора вентилятора и его направляющего аппарата, поскольку тоны, распространяющиеся вниз по потоку, многочисленны и имеют различные механизмы генерации. Однако следы от ротора вентилятора взаимодействуют не только с НА вентилятора, но и со статорами компрессора. При этом наличествует также взаимодействие между статорами и роторами компрессора (бустера). Кроме того, следы от ротора вентилятора взаимодействуют с вращающимися роторами компрессора. Между тем, тоны, генерируемые во внутреннем контуре двигателя, т.е. в компрессоре, при распространении их к воздухозаборнику должны преодолеть встречный поток и вращающиеся венцы, отражающие волновой фронт. В зависимости от угла, при котором распространяется волновой фронт, вращающаяся решетка может пропустить его через себя, а может оказаться непреодолимым барьером. Организация барьера для волнового фронта может быть важным инструментом для снижения шума турбомашин, наряду с отсечкой и др. При исследовании акустических характеристик модельной ступени двухконтурного широкохордного вентилятора были получены «богатые» спектры шума, содержащие большое число тональных составляющих на частоте следования вентилятора, на частотах следования компрессора и суммарные и разностные составляющие шума взаимодействия вентилятора с компрессором. При более тщательном рассмотрении реальной конструкции модели вентилятора обратило на себя внимание наличие трех щелей на нижней поверхности компрессорных ступеней, которые являются элементами лабиринтных уплотнений. На низких режимах работы вентилятора эти уплотнения открыты и пропускают некоторый поток воздуха, который может исказить картину течения перед ротором вентилятора. В результате этот элемент конструкции на определенных режимах существенно влияет на генерацию тонального шума вентилятора. Естественно, влияние этих конструктивных особенностей вентилятора второго порядка значимости до сих пор не принимается во внимание в методах расчета шума вентиляторов ТРДД. Сравнение спектров шума модели вентилятора при наличии и отсутствии лабиринтных уплотнений является целью данной работы.

Халецкий Ю.Д., Милешин В.И. «Перспективные технологии снижения шума вентиляторов авиационных двигателей» Авиадвигатели XXI века. Москва 24–27 ноября 2015 г. Сборник тезисов докладов, с. 275-276 (2015)

Перспективные схемы авиадвигателей должны обеспечить существенное снижение потребления топлива. К счастью, развитие конструктивных параметров вентиляторов авиационных двигателей осуществляется за счет повышения их степени двухконтурности, которое имеет жесткую связь со снижением окружной скорости вентилятора, являющимся наиболее значимым параметром, влияющим на уровень генерируемого шума. За последние 20 лет ведущими авиадвигателестроительными корпорациями мира с целью снижения шума достигнуто снижение окружной скорости вентиляторов стандартной схемы с 450 м/с до 350 м/с при увеличении степени двухконтурности с 5–6 до 10–12. Дальнейший прогресс снижения шума в источнике связан с переходом на другую конструктивную схему авиационных ГТД, а именно – схему двигателя с редуктором. Для редукторного ТРДД окружная скорость вентилятора стандартной схемы может быть снижена до U_b=315–330 м/с, а для вентиляторов биротативной схемы до U_b=280 м/с и ниже. Для создания НТЗ по исследованию акустических характеристик указанных вентиляторов ЦИАМ разрабатывает УСИД на базе модельной ступени вентилятора стандартной схемы С194-2 с U_b=313 м/с. Для биротативных вентиляторов разрабатываются два УСИДа – на базе ступени CRTF2A с U_b=280 м/с, m=10 и на базе ступени вентилятора проекта COBRA с U_b=218 м/с и m=20. В настоящее время в нашей стране и за рубежом выполняются научноисследовательских программы, направленные на разработку методов снижения шума основного источника шума современных самолетов – вентилятора ТРДД. В соответствии с завершенной в этом году российской исследовательской программой, выполнена верификация нескольких таких методов с использованием универсального стендового имитатора двигателя диаметром 700 мм. К ним относятся метод наклона стреловидных лопаток спрямляющего аппарата, использование комбинированных глушителей шума авиационных двигателей, использование пористого материала в качестве второго слоя сопротивления в двухслойных сотовых ЗПК, применение надроторного устройства в виде щелевой проставки в качестве глушителя шума вентилятора, акустического разделителя потока, установленного за СА вентилятора. Эти методы в настоящее время находятся на уровне технологической готовности 4–5. На более низком уровне технологической готовности (2–3) находятся такие методы, как регулировка площадью сопла внешнего контура двигателя, акустическая облицовка поверхности обечайки над РК пористым материалом, облицовка звукопоглощающим материалом поверхности лопаток СА вентилятора, применение активных методов управления шумом вентилятора, экранирование шума двигателя фюзеляжем.

Абдрашитов А.А., Марфин Е.А., Плахова Е.А. «Особенности генерации звука струйным осциллятором Гельмгольца» Защита от повышенного шума и вибрации. Санкт-Петербург, 23–25 марта 2021 г. Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, с. 111-117 (2021)

Выполнены экспериментальные исследования модели струйного осциллятора Гельмгольца, представляющего собой канал переменного сечения, состоящий из цилиндрической камеры-резонатора, закрытой с боков двумя крышками. Осциллятор возбуждался струей воздуха, протекающего через камеру между входным и выходным отверстиями, выполненными в боковых крышках. Изучено влияние геометрических размеров камеры и отверстий в крышках на амплитуду колебаний давления, и определена оптимальная конфигурация канала. Особое внимание уделено изучению влияния на амплитуду колебаний давления формы и размеров сопла – отверстия в передней крышке. Выполнялись наблюдения за возникновением струйного тона и возбуждением акустических мод на частоте собственных колебаний камеры-резонатора при плавном увеличении скорости струи. Отмечено отсутствие связи между частотой струйного тона и частотой резонанса в камере. Представлены рекомендации для проектирования струйного осциллятора Гельмгольца.

Аманбаев Т.Р. «Решение задачи о движении дисперсного включения в жидкости с учетом "наследственной" силы Бассе» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 79-87 (2022)

Рассмотрена задача о движении шарообразного дисперсного включения (частицы, пузырька и т.п.) в вязкой несжимаемой жидкости в гравитационном поле с учетом нестационарных, в том числе "наследственных" (типа Бассе) сил. Методами математической физики найдено точное решение задачи, выражающее изменение ускорения дисперсного включения от времени. В качестве примера применения полученного решения проведены расчеты скорости и координаты движения пузырька в жидкости, и показано, что учет "наследственной" силы Бассе приводит к существенному увеличению характер

Лущик В.Г., Макарова М.С. «Численное моделирование турбулентного пограничного слоя с положительным градиентом давления» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 102-114 (2022)

На основе трехпараметрической дифференциальной модели турбулентности проведено численное моделирование турбулентного пограничного слоя с положительным градиентом давления. Исследование проведено как для умеренного, так и для сильного градиента давления, соответствующего предотрывному пограничному слою. Результаты расчетов средней скорости и интенсивности турбулентности свидетельствуют о существенном влиянии положительного градиента давления и согласуются с известными экспериментальными данным в широком диапазоне определяющих параметров.

Козлов Н.В. «Экспериментальное изучение акустических течений, генерируемых ультразвуковым излучением» Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 1, с. 28-37 (2022)

Работа посвящена экспериментальному изучению акустических течений, вызванных ультразвуковым (УЗ) излучением, в ограниченном объёме жидкости. Кювета представляет собой параллелепипед, частично заполненный жидкостью (водой), в которую сверху погружается пьезоэлектрический УЗ излучатель. Для передачи колебаний в жидкость используется волновод, толщина которого заметно меньше длины УЗ волны. Изучаются структура и скорость акустических течений, формирующихся в объёме, методами анемо-метрии по изображениям частиц и фотографии. Наблюдения производятся в вертикальном сечении, содержащем ось излучателя, с применением светового ножа, сформированного при помощи непрерывного зелёного лазера. Освещение вызывает нагрев в плоскости светового ножа и приводит к возникновению свободной конвекции. Последняя изучается: рассматриваются структура, скорость и время её установления при различной мощности освещения. Данные о свойствах тепловой конвекции используются при анализе структуры акустических течений. В целом, в рассматриваемой области интереса тепловая конвекция не оказывает существенного влияния на выводы настоящего исследования, однако определяет минимальную скорость, ограничивающую возможность изучения медленных течений. Наблюдаемые акустические течения можно условно разделить на два типа. Первые локализованы вблизи поверхности волновода и являются установившимися. Они обладают регулярной структурой и невысокой характерной скоростью. Течения второго типа занимают весь объём жидкости и непрерывно трансформируются. По величине скорости они на порядок превосходят течения первого типа. Интересной особенностью нестационарных акустических течений является то, что их источниками могут являться стенки контейнера, а не только поверхность волновода. Это указывает на существенный вклад отражённых УЗ волн в движение жидкости при достаточной интенсивности УЗ излучения. Полученные результаты будут использованы при изучении поведения эмульсий в УЗ поле.

Волобуев А., Краснов С., Адыширин-Заде К., Антипова Т., Александрова Н. «Изменение формы вертикально стоящего упругого резервуара с жидкостью» Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 25, № 1, с. 80-86 (2022)

Обоснован вид уравнения гидростатики для упругого, вертикально стоящего резервуара, например топливного бака ракеты на стартовом столе. Уравнение гидростатики получено на основе уточненного уравнения Бернулли. Обоснование проведено с помощью формулы Лапласа для давления под упругой поверхностью жидкости, которая может возникнуть как за счет сил поверхностного натяжения, так и за счет упругой тонкостенной оболочки, как в настоящей задаче. Найдена форма вертикально расположенного упругого резервуара с жестким дном и жестким верхним обручем, заполненного покоящейся жидкостью. Показано, что необходимо использовать особую запись закона Гука для получения формы резервуара. Проведен анализ этой формы. Показано распределение по высоте резервуара гидростатического давления, объемной плотности энергии растянутой упругой стенки, а также суммы этих величин. Найдено гидростатическое давление, на уровне которого возникает максимальное увеличение площади упругого резервуара.