Жаворонкин А.О., Курсаков И.А., Матяш Е.С., Савельев А.А., Трошин А.И. «Применение нелинейной модели турбулентности SST-NL к расчётам течений с выраженной анизотропией напряжений Рейнольдса» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 136-137 (2022)

Основным инструментом, применяемым при исследовании обтекания летательного аппарата в настоящее время, являются расчёты, основанные на решении осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса, замкнутых моделью турбулентности. В настоящее время наиболее распространенными моделями турбулентности являются модели Спаларта–Аллмараса (SA) и Ментера (SST) и их модификации. Однако оба этих семейства основаны на гипотезе Буссинеска, что ограничивает их применимость классами течений, в которых на течение влияет единственная компонента тензора напряжений. В более сложных течениях (например, в угловых течениях или отрывах) проявляются эффекты анизотропии турбулентности, которые не могут быть описаны в рамках гипотезы Буссинеска. Известным примером является угловое течение вблизи корня крыла: расчёты по буссинесковым моделям предсказывают в этом месте обширный отрыв даже при небольших углах атаки, что не подтверждается экспериментальными исследованиями. Этот отрыв влияет на картину течения над всей поверхностью крыла. Для расчёта таких течений необходимо использовать модели турбулентности, способные воспроизводить анизотропию тензора напряжений Рейнольдса. К их числу относятся дифференциальные (DRSM) и алгебраические (EARSM) модели для рейнольдсовых напряжений. К классу последних можно также отнести нелинейные расширения буссинесковых моделей, поскольку итоговые формулы для тензора напряжений в них имеют тот же вид, что и в EARSM. В работе приводятся результаты тестирования модели турбулентности с нелинейной турбулентной вязкостью SST-NL, реализованной в программе EWT–ЦАГИ. Рассматриваются течение в прямоугольном канале, трансзвуковое обтекание модели DLR-F6 ₂, а также тестовый случай NASA Juncture Flow.

Тимошенков В.Г., Жаворонкова А.Д. «Влияние ошибки оценки скорости звука на погрешность измерения глубины неподвижного объекта» Гидроакустика, № 51, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/SbGA51.pdf (2022)

Рассматриваются результаты моделирования, которые оценивают погрешность измерения глубины погружения неподвижного объекта от используемой оценки скорости звука. Показано, что при предлагаемой процедуре измерения глубины неподвижного объекта используемая оценка скорости звука несущественно влияет на конечный результат. Ключевые слова: скорость звука, гидролокация, глубина погружения, ошибка измерения

Гусев В.А., Жарков Д.А. «Акустические поля и радиационные силы, создаваемые стоячей поверхностной волной в слоистых вязких средах» Акустический журнал, 68, № 6, с. 589-604 (2022)

Рассчитаны поля, амплитудные и дисперсионные характеристики поверхностной акустической волны в системах: “вязкое жидкое полупространство–твердое полупространство” и “слой вязкой жидкости–упругое полупространство” с учетом сдвиговых компонент в жидкости. Рассчитано результирующее радиационное давление, возникающее в слое вязкой жидкости со стороны стоячей поверхностной волны и действующее на элемент ее объема за счет нелинейности уравнений движения в одномодовом и двухмодовом режимах. Показано, что наличие вязкости приводит к нарушению строгой периодичности и симметричности полей радиационных сил и акустических течений. Сдвиговые компоненты вызывают локализованные в узкой приграничной области, но значительные по величине силы радиационного давления. Возбуждение в системе нескольких волновых мод создает предпосылки для создания сложных пространственных распределений полей радиационных сил. Управляя частотой волны и толщиной слоя, можно добиться либо преобладания поля одной моды, либо сопоставимого вклада нескольких мод. В окрестности волнового резонанса преобладает основная мода.

Швецов А.С., Меркулов А.А., Жгун С.А., Минеев Б.И., Маслов В.П. «Возможности применения беспроводных датчиков с чувствительными элементами на поверхностных акустических волнах при испытаниях авиационных двигателей» Авиационные двигатели, № 4, с. 67-74 (2020)

Рассматривается возможность применения беспроводных датчиков с чувствительными элементами на поверхностных акустических волнах (ПАВ) при испытаниях и эксплуатации авиадвигателей. На основе анализа публикаций по данной теме показана принципиальная возможность использования датчиков на ПАВ в условиях высоких температур. Приведены результаты расчетов, демонстрирующие возможность использования подложек из лангасита для создания высокотемпературного ПАВ-датчика крутящего момента, аналогичного низкотемпературным датчикам, имеющим практическое применение. Предвари тельные исследования показали возможность создания беспроводного ПАВ-датчика вибродеформации для вращающихся объектов, функционирующего без токосъемных устройств. Ключевые слова: беспроводной датчик, датчик на ПАВ, высокотемпературный датчик, датчик крутящего момента, датчик вибродеформации.

Швецов А.С., Меркулов А.А., Жгун С.А., Минеев Б.И., Маслов В.П. «Экспериментальные исследования беспроводных пассивных датчиков вибродеформации на основе резонаторов на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с оптимизированным опрашивающим сигналом» Авиационные двигатели, № 4, с. 5-16 (2021)

Экспериментально подтверждена возможность измерения быстропеременных деформаций вибрирующего образца с использованием беспроводных датчиков с чувствительными элементами на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Проведено сравнение результатов измерения вибродеформации беспроводным датчиком на ПАВ и проводным датчиком на основе тензорезистора. Испытан активный датчик, в котором резонатор на ПАВ задает частоту автогенератора, и пассивный датчик, не содержащий активных электронных компонентов и элементов питания (в составе датчика, размещенного непосредственно на объекте). Эксперименты произведены как с неподвижными датчиками, так и с беспроводными датчиками, размещенными на вращающихся объектах. Определены параметры опрашивающего сигнала, наиболее подходящие для функционирования пассивного датчика вибродеформации, и проведены испытания датчиков с их опросом оптимизированным сигналом. Испытанные датчики на ПАВ перспективны в применении при испытаниях авиадвигателей. Ключевые слова: беспроводной датчик, датчик на ПАВ, пассивный датчик, датчик вибродеформации

Бобков В.Г., Жданова Н.С., Козубская Т.К., Кудрявцева Л.Н., Цветкова В.О. «Моделирование обтекания винта квадрокоптера с использованием метода погруженных границ и динамической адаптации сетки» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 91-92 (2022)

Обсуждаются результаты расчета задачи обтекания вращающегося винта, а также ряда вспомогательных задач, рассмотренных в целях верификации разработанной методики и исследования влияния различных факторов. Моделирование проводится на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса для вязкого сжимаемого газа. В качестве замыкания этой системы используется модель турбулентности Спаларта-Аллмараса.

Васильев О.В., Жданова Н.С. «Применение метода характеристических штрафных функций для численного моделирования турбулентного пограничного слоя» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 99-100 (2022)

Известно, что для численного решения задач аэродинамики, характеризующихся высоким числом Рейнольдса, необходимо высокое разрешение расчетной сетки вблизи границы обтекаемого тела. Это накладывает жесткие требования к объему вычислительных ресурсов, увеличивает время счета задачи и усложняет построение самой сетки. Ограничения на размер расчетных ячеек вблизи поверхности тела могут быть заметно снижены применением методов на основе пристеночных функций, что достигается заменой граничных условий прилипания на поверхности тела условием сшивки пристеночной функции с внешней областью турбулентного пограничного слоя. Пристеночные функции дают возможность переноса касательных напряжений из внешней области пограничного слоя на поверхность тела посредством использования условия проскальзывания, задаваемое в неявном виде пристеночной функцией. В традиционных подходах граничные условия определяются путем решения нелинейных уравнений в точке сшивки, при этом сама точка сшивки заранее не известна, так как неявно задана расстоянием от стенки, нормированным на масштаб вязкой длины, который, в свою очередь, является функцией касательного напряжения на стенке. Основная идея разработанного метода заключается в замене алгебраического условия сшивки внешнего решения с пристеночной функцией на дифференциальную формулировку, позволяющую использовать обобщение метода характеристических штрафных функций для переноса касательного напряжения из внешней области пограничного слоя на поверхность тела. При этом область сшивки задается неявно через локализованный источниковый член в уравнении пограничного слоя, записанный как функция расстояния от стенки, нормированного на масштаб вязкой длины. Такой подход позволяет, во-первых, полностью устранить плохо-определенное условие точки сшивки решений и, во-вторых, свести систему дифференциальных уравнений с нелинейными алгебраическими связями к системе уравнений с дифференциальными обратными связями, основанным на методе характеристических штрафных функций и обеспечивающим эту связь. Последнее обстоятельство определяет возможное развитие метода, связанное с применением дифференциальных пристеночных функций (для задач с сильными отрывами). В целом, новый метод позволяет заметно снизить требования к пристеночному разрешению расчетной сетки без существенного усложнения вычислительного алгоритма. Численная реализация метода проведена на базе программного комплекса NOISEtte с применением вершинноцентрированного метода контрольных объемов и EBR (Edge Based Reconstruction) схемы повышенной точности. Возможности метода показаны на примере численного решения задач о течении в канале и обтекания плоской пластины при больших числах Рейнольдса. Использованы различные способы задания граничных условий на твердой стенке: применение согласованных с границей сеток и метод погруженных границ

Жданок С.А., Ланин В.Л., Емельянов В.А., Крауклис А.В. «Повышение прочности паяных соединений введением углеродных нанотрубок в паяльные пасты» Инженерно-физический журнал, 95, № 6, с. 1465-1470 (2022)

Достигнуто повышение прочности паяных соединений, полученных оплавлением паяльных паст на основе бессвинцовых припоев, путем введения в их состав углеродных нанотрубок с использованием ультразвуковых колебаний. Исследовано влияние содержания углеродных нанотрубок в пасте на механические свойства паяных соединений и паяемость покрытий электронных компонентов Ключевые слова: паяльные пасты, углеродные нанотрубки, прочность соединений, ультразвуковые колебания

Желтова Е.Л., Соболев Д.А. «В.Н. Сокольский – основоположник историко-космических исследований в ИИЕТ РАН» Вопросы истории естествознания и техники, 43, № 2, с. 219-230 (20220)

Статья посвящена историку техники В.Н. Сокольскому, всю свою трудовую жизнь проработавшему в Институте истории естествознания и техники АН СССР (РАН). Рассмотрена основополагающая роль Сокольского в становлении истории ракетно-космической техники как одного из научных направлений в работе Академии наук. Показаны социально-исторические факторы, поставившие его во главе исследований по истории космонавтики, и те направления, по которым он стал развивать эту область. Продемонстрированы особенности стиля работы Сокольского как организатора и исследователя. Описана его деятельность по ознакомлению мирового научного сообщества с историей отечественной ракетной техники и космонавтики. Освещена роль Сокольского в подготовке молодых ученых, издании книг о пионерах отечественной и мировой космонавтики и сборников исследований по истории космонавтики. Статья написана в мемуарно-исследовательском стиле, поскольку ее авторы продолжительное время работали под руководством Сокольского.

Жикин А.А., Чайковский И.И., Санфиров И.А., Ярославцев А.Г. «Прогнозирование гипергенных пород соляного массива по результатам шахтных сейсмоакустических исследований» Геофизика, № 5, с. 90-98 (2022)

Представлены материалы шахтных сейсмоакустических исследований на участках сложного геологического строения в пределах Верхнекамского месторождения, характеризующихся наличием гипергенных изменений в интервале водозащитной толщи. На основе полноволнового моделирования выявлены наиболее информативные параметры волновых картин, указывающих на размещение гипергенных пород. Показаны результаты согласованной динамической и структурно-геологической интерпретации шахтных наблюдений на участках проявления вторично измененных солей.

Жилейкин Я.М., Осипик Ю.И., Пушкина Н.И. «Численное моделирование распространения акустических волн в двухфазных средах с переменной пористостью» Вычислительные методы и программирование, 12, № 3, с. 379-383 (2011)

Исследуется распространение акустических волн конечной амплитуды в двухфазных пористых средах типа морских осадков. Реализованные конечно-разностные методы позволяют дать количественное и качественное описание акустических процессов, представляющих практический интерес.

Аксенов А.А., Бабулин А.А., Жлуктов С.В., Окулов М.К., Сорокин К.Э., Шевяков В.И. «Развитие модели обледенения IceVision 2.0 в свете новых требований норм летной годности» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 54-56 (2022)

Представлено валидационное исследование модели IceVision 2.0 на различных экспериментальных тестах, опубликованных в открытой литературе.

Ткаченко Р.В., Корчагин В.И., Жмайлов Б.Б. «Гравитационная неустойчивость газопылевых околоядерных дисков близких галактик» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 9, № 3, с. 561-571 (2022)

С помощью двумерного многокомпонентного гидродинамического моделирования мы изучаем влияние пыли на развитие неустойчивости в газопылевых минидисках, наблюдаемых в центральных областях галактик, в частности в галактике NGC 4736. Пыль, связанная с газом гравитационно и посредством силы трения, зависящей от разности скоростей между двумя компонентами, приводит к неустойчивости минидиска, находящегося во внешнем потенциале галактики. В модели оказывается возможным объяснить развитие неустойчивости и появление спиральных структур, наблюдаемых в дисках. Возникающие спиральные структуры оказываются многорукавными, что связано с доминированием Фурье-амплитуд высоких порядков. Неустойчивость газопылевых околоядерных дисков является важным механизмом для объяснения активности галактических ядер, связанной с аккрецией вещества на центральную черную дыру. Моделирование показало, что добавление пыли к газовой компоненте с отношением пыли к газу в 10-20 % способно существенно дестабилизировать газопылевой диск, в результате чего уже через 50-100 млн лет наступает стадия насыщения.

Жуков В.Т., Новикова Н.Д., Феодоритова О.Б. «Особенности методики численного трехмерного моделирования вязких многокомпонентных течений» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 138-141 (2022)

Обсуждаются особенности численной модели расчета нестационарных течений вязкой теплопроводной многокомпонентной газовой смеси.

Журавлев В.М. «Модели динамического равновесия астрофизических объектов» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 162, № 6, с. 850-877 (2022)

Выведены уравнения динамического равновесия адиабатически и политропно расширяющегося или сжимающегося газового потока с радиальной и зональной составляющей скорости, которые представляют собой глубокую автомодельную модификацию уравнений теории Лейна–Эмдена звездных политроп. Проведена классификация моделей по параметру динамического равновесия. Установлена важная роль зонального потока в установлении динамического равновесия, определяющего структуру и эволюцию звезд. На основе полученных уравнений развита новая нелинейная теория звездных пульсаций и для них построено соотношение период-светимость. Для Солнца теория дает объяснение 11-летнего цикла активности, как радиально-зональных пульсаций его структуры, находящейся в динамическом равновесии. Представлен численный анализ распределений температуры и плотности в звездах в сопоставлении с данными о Солнце. В рамках этих моделей предложено объяснение максимума температуры в короне Солнца как элемента динамически равновесной структуры звезды DOI: 10.31857/S0044451022120069