Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2022, № 3

 

Логвенков С.А., Штейн А.А. «Континуальное моделирование сортировки клеток в плоском слое с учетом возможного расхождения границ областей, занятых клетками двух разных типов» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 3-16 (2022)

В агрегатах, образованных клетками разных типов, наблюдается явление их сортировки: в результате клеточных взаимодействий формируются структуры, в которых клетки одного типа могут образовывать компактную массу, окруженную клетками другого типа. Физические механизмы, лежащие в основе процесса сортировки, до сих пор остаются предметом обсуждения. Нами была ранее предложена континуальная модель биологической сплошной среды, образованной двумя активно взаимодействующими клеточными фазами и жидкостью. На основе этой модели была рассмотрена модельная задача о перераспределении клеток двух типов, заполняющих бесконечный плоский слой, в предположении, что континуумы, моделирующие две клеточные популяции, ограничены общей внешней границей. В предлагаемой работе поставлена и исследована аналогичная задача с учетом возможного относительного перемещения поверхностей, ограничивающих клетки разных типов. Такая постановка позволяет описывать образование и распространение фронтов, разделяющих области, различающиеся концентрациями клеточных фаз. Изучено поведение решений в зависимости от безразмерных параметров, характеризующих активные межклеточные взаимодействия. Численно проанализировано участие этих механизмов в формировании новых клеточных структур. Показано, что в широком диапазоне параметров клетки с более сильными стягивающими активными взаимодействиями стремятся занять центральную область, вытесняя на периферию клетки, обладающие более слабыми стягивающими взаимодействиями. Новая постановка физически более адекватна и позволяет расширить диапазон параметров, в котором достигается стабильный результа

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 3-16 (2022) | Рубрика: 17

 

Марков А.А. «Газодинамические и тепловые эффекты синтеза микронных частиц методом горения углерода в прямоточном и трехзонном реакторе» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 17-29 (2022)

Развивается двухтемпературная осесимметричная модель для анализа синтеза сложных оксидов методом горения углерода. Определяющая система уравнений включает сохранения вещества, импульса и энергии для газовой и твердой фаз в прямоточном и трехзонном реакторе. Излагаются результаты исследования резкого роста температуры - "неправильного поведения" реактора в процессе синтеза микронных порошков титаната бария с рассмотрением тепловой и массовой дисперсии. Определяющие уравнения с параметрами подобия в безразмерной форме применены к численному моделированию воздействия как газодинамического и межфазного сопротивления, так и осевой и поперечной дисперсии при синтезе микронных частиц титаната бария в прямоточном и трехзонном реакторе. Делается вывод о преимуществах трехзонного реактора в моделировании синтеза микронных частиц в режимах "неправильного поведения" прямоточного реактора. Сопоставлены результаты расчетов прямоточного и трехзонного реакторов при одинаковых величинах дисперсии, коэффициента извилистости пор, диаметра частиц, локальных величин чисел Пекле.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 17-29 (2022) | Рубрика: 17

 

Дудин Г.Н. «Исследование влияния вдува на скользящей пластине, с изменяющимся по размаху донным давлением, на распространение возмущений на режиме сильного взаимодействия» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 30-43 (2022)

Для режима сильного вязко-невязкого взаимодействия рассмотрено течение в трехмерном пограничном слое на скользящей пластине конечной длины, по нормали к которой вдувается газ. Для исследования распространения возмущений против потока, в окрестности передней кромки пластины проведены четырехчленные разложения функций течения в ряды, в предположении, что на задней кромке пластины задается донное давление, величина которого зависит от поперечной координаты. Показано, что в эти разложения входит неопределенная функция, а также ее первая и вторая производные по поперечной координате. Сформулированы и численно решены соответствующие краевые задачи, найдены собственные числа. Показано, что при увеличении, как угла скольжения, так и интенсивности вдуваемого газа, существенно усиливается возможность передачи возмущений вверх против потока. Исследовано влияние определяющих параметров на характеристики течения в пространственном пограничном слое.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 30-43 (2022) | Рубрика: 08.15

 

Голубкина И.В., Осипцов А.Н. «Волны уплотнения с частичной и полной дисперсией в газокапельной среде с фазовыми переходами» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 44-55 (2022)

Рассматриваются задачи о структуре прямой и косой волн уплотнения в газокапельной среде при наличии испарения на поверхности капель, а также симметричное взаимодействие (или отражение от стенки) косых скачков уплотнения в такой среде. Основное внимание уделено малоисследованным вопросам нахождения границ существования волн качественно различной структуры в пространстве безразмерных определяющих параметров. С использованием обобщенных соотношений Рэнкина–Гюгонио определены условия существования волн с частичной и полной дисперсией при полном и неполном испарении дисперсной фазы. Проведены численные расчеты, иллюстрирующие распределения параметров фаз в волнах различной структуры. Впервые найдены диапазоны параметров двухфазного потока и характеристик пересекающихся косых скачков уплотнения в газокапельной среде с испаряющимися каплями, при которых отраженные скачки вырождаются в волны с полной дисперсией либо полностью исчезают.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 44-55 (2022) | Рубрика: 08.15

 

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.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 56-64 (2022) | Рубрики: 04.16 08.11 09.02

 

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

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 65-78 (2022) | Рубрики: 07.14 08.11

 

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

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 79-87 (2022) | Рубрика: 08.11

 

Доброхотов С.Ю., Ильясов Х.Х., Толстова О.Л. «Линейные волны на поверхности жидкости, порожденные локализованными во времени и пространстве источниками в упругом основании» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 88-101 (2022)

На основе совместного решения уравнений теории волн в жидкости и упругости решена задача о возбуждении волн в жидком слое, лежащем на упругом полупространстве. Источник возбуждения специального вида, локализованный во времени и пространстве, располагается в упругой среде. С помощью разложения решения по собственным волнам дифференциального оператора получены интегральные представления для возвышения свободной поверхности жидкости в дальней зоне. Для случая длинных волн получены аналитические формулы для смещения поверхности жидкости. Проведен анализ влияния параметров источника на свойства порождаемых им волн.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 88-101 (2022) | Рубрики: 04.01 04.16

 

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.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 102-114 (2022) | Рубрики: 08.11 08.15

 

Суржиков С.Т. «Термогазодинамика модельной камеры сгорания этилена в сверхзвуковом потоке» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 115-134 (2022)

Представлены результаты численного исследования термогазодинамики модельной камеры гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя со стабилизатором пламени этилена, выполненным в виде каверны несимметричной трапецеидальной формы. Изучены режимы сверхзвукового течения воздуха на входе в камеру сгорания с числом Маха 2.2 при давлении 0.416–1 атм и суммарного расхода этилена порядка 10 г/(с·см) через две форсунки, расположенные в каверне. Использовалась двухмерная вычислительная модель, основанная на системе нестационарных уравнений Навье–Стокса, сохранения энергии, неразрывности смеси газов и отдельных химических компонент, а также системе уравнений химической кинетики. Расчет спектральных и интегральных радиационных тепловых потоков к стенкам камеры выполнялся с использованием уравнения переноса теплового излучения. Показано, что в рассмотренных расчетных случаях плотность конвективного теплового потока к стенкам камеры сгорания может достигать 20 Вт/см2, а плотность интегральных радиационных тепловых потоков ∼1 Вт/см2.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 115-134 (2022) | Рубрики: 06.18 08.08 08.14

 

Altmeyer S. «Усложнение течения при нестационарной модуляции течения Куэтта магнитной жидкости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 135-150 (2022)

Представлены результаты численного моделирования течения Куэтта магнитной жидкости между цилиндрами, вращающимися в противоположных направлениях, при наличии пространственно однородного магнитного поля, подвергающегося периодическим во времени модуляциям. Такие модуляции могут привести к существенному увеличению внутреннего числа Рейнольдса Rei в первичных бифуркационных решениях, обладающих спиральной либо тороидальной структурами течения. Кроме того, задаваемая извне частота модуляции повышает различные решения на один уровень в иерархии сложности. Так, решения с фиксированной точкой становятся предельными циклами, а предельные циклы становятся решениями с двумя торами. Далее, при достаточно больших амплитудах модуляции магнитного поля возможен обмен устойчивостью между спиральными и ленточными решениями, возникающими при общем пороге бифуркации. Наконец, обнаружена устойчивая бифуркационная ветвь с прямой связью между ленточными вихрями и вихрями Тэйлора посредством волнистых вихрей Тэйлора.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 135-150 (2022) | Рубрика: 17