Пестренин В.М., Пестренина И.В., Перельман О.М., Фадейкин А.С., Деркач Н.Д. «Ограниченные цилиндрическим отбойником изгибные колебания составного тяжелого горизонтального вращающегося вала» Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, № 79, с. 135-151 (20221)

DOI: 10.17223/19988621/79/12 На основе балочной модели горизонтального составного вала изучается влияние на характер его движения скорости вращения, сил тяжести, демпфирования и дисбаланса. Исследования проводятся численно. Показано, что силы тяжести приводят к смещению линии центров тяжести сечений вала, относительно которой он вращается, демпфирование обусловливает центрирование вала, наличие дисбаланса вызывает изгибные колебания. Изучены режимы движения вала внутри цилиндрического отбойника.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Фараносов Г.А. «О роли различных механизмов в излучении звука турбулентной струей» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 25-30 (2022)

Проблема излучения шума турбулентными струями до сих пор не имеет общепринятого теоретического решения. Причиной этого является то, что в турбулентной струе лишь малая часть гидродинамических пульсаций является эффективным источником шума, и в настоящее время нет общепринятого ответа на вопрос о том, какая составляющая турбулентных пульсаций в струе несет ответственность за генерацию шума. Это, в первую очередь, отражает сам факт нерешенности фундаментальной проблемы турбулентности.

Акиньшин Р.В., Воронцов В.И., Зайцев М.Ю., Титарев В.А., Фараносов Г.А. «Численное моделирование тонального шума несущего винта с помощью кода «ГЕРБЕРА»» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 41-45 (2022)

Шум на местности является одним параметров, который необходимо оптимизировать при проектировании вертолетов нового поколения в виду все большего значения экологических аспектов их эксплуатации. Поэтому задача снижения шума вертолетных винтов является актуальной и востребованной. В связи с тем, что возможности акустического эксперимента для вертолетных винтов (в особенности для режима полета) весьма ограничены в связи с отсутствием в России заглушенных аэродинамических труб достаточного размера, перспективным выглядит использование численных методов применительно к задаче моделирования аэроакустических характеристик таких винтов и разработке методов их улучшения. Первым шагом в направлении такого использования численных методов является их валидация с использованием доступных экспериментальных данных. В рамках настоящей работы исследована возможность использования вычислительного кода “Гербера” для моделирования аэроакустических характеристик несущего винта на режиме висения, для которого имеется набор экспериментальных данных, позволяющий провести валидацию численного метода.

Зайцев М.Ю., Копьев В.А., Титарев В.А., Фараносов Г.А. «Валидация метода расчёта шума модельного несущего винта на основе проведенных экспериментов в заглушенной камере АК-2» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 142-146 (2022)

Работа представляет собой комплексное расчетно-экспериментальное исследование, направленное на создание научно-технического задела по определению аэроакустических характеристик винта винтокрылого летательного аппарата (ВКЛА). Основной целью работы являлась валидация (т.е. установление степени соответствия экспериментальным данным) разработанных в ЦАГИ программ расчета аэроакустических характеристик винтов (самолетных и несущих винтов вертолета). Проблема создания высокоэффективных валидированных методов расчета шума несущего винта вертолета, ориентированных на оценку влияния различных конструктивных параметров, предсказания которых можно напрямую использовать в процессе конструирования малошумных эффективных лопастей, является исключительно актуальной.

Федоренко Д.С. «Модель системы распознавания космических объектов с учетом новых информативных признаков, выявленных на основе спектрофотометрии» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 1-2(151-152), с. 32-39 (2021)

Предложена модель системы распознавания космических объектов, которая, в отличие от существующих, позволяет формировать спектры отражения космических объектов и с их учетом осуществлять определение типа космических объектов. Формирование спектров отражения производится по линейному закону на основе смешивания лабораторных спектров отражения материалов и покрытий, что позволяет воспроизводить спектральное распределение отраженного от искусственного спутника Земли потока оптического излучения в видимом диапазоне. Обоснована невозможность существующих в настоящее время наземных наблюдательных средств обеспечить разрешающую способность, требуемую для раздельного наблюдения отдельных конструктивных элементов искусственного спутника Земли, что и определяет необходимость изучения и анализа спектрофотометрической информации, а именно спектров отражения. Модель строится на том предположении, что если отражающая в момент наблюдения поверхность искусственного спутника Земли делится пропорционально в соответствии с долями содержания материалов и покрытий, из которых она состоит, то отраженное излучение передает спектральные характеристики этих материалов в тех же пропорциях.

Новиков А.В., Образ А.О., Фёдоров А.В. «Влияние микропрофилирования на неустойчивость поперечного течения на сверхзвуковом стреловидном крыле» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 224-227 (2022)

Около поверхности стреловидного (скользящего) крыла при типичной компоновке сверхзвукового самолёта развивается поперечное течение, которое направлено перпендикулярно к линии тока на внешней границе пограничного слоя (ПС). В таком пограничном слое может развиваться неустойчивость поперечного течения (или CF-неустойчивость, от английского термина cross flow). В условиях полёта, как правило, доминирует стационарная СF-неустойчивость. Она эффективно возбуждается микронеровностями обшивки крыла и представляет собой вихри, которые развиваются вдоль линий тока невязкого обтекания и локализованы в пограничном слое. Если начальная амплитуда CF-неустойчивости достаточно мала, её развитие хорошо описывается линейной теорией устойчивости вплоть до критических амплитуд, начиная с которых включаются нелинейные механизмы. Последние приводят ко вторичной неустойчивости и ламинарно-турбулентному переходу (ЛТП). СF-неустойчивость, как правило, вызывает ЛТП раньше, чем развиваются другие неустойчивые моды. Поэтому для ламинаризации обтекания стреловидных крыльев прежде всего необходимо либо стабилизировать СF-неустойчивости, либо задержать нелинейные процессы её распада в турбулентность. Рассматривается возможность стабилизации CF-неустойчивости с помощью ряда длинных углублений, которые ориентированы примерно вдоль передней кромки скользящего крыла и имеют ширину, соизмеримую с толщиной пограничного слоя. Такое микропрофилирование (МП) вызывает эффект скольжения основного (невозмущённого) течения, что приводит к уменьшению скорости поперечного течения и, как следствие, снижению инкрементов роста CF-неустойчивости. Подобный способ затягивания ЛТП до сих пор подробно не исследовался. В работе с помощью численного моделирования и расчётов по линейной теории устойчивости (ЛТУ) исследуется влияние микропрофилирования на неустойчивость поперечного течения на модельном стреловидном крыле при обтекании потоком с числом Маха M∞=2

Фёдоров А.В., Чувахов П.В. «Порождение возмущений в сверхзвуковом пограничном слое на базе линейной теории устойчивости» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 244-247 (2022)

Численное исследование механизма ламинарнотурбулентного перехода (ЛТП) в сверхзвуковых пограничных слоях (ПС) при малом уровне внешнего воздействия состоит из анализа трёх стадий: возбуждение собственных возмущений (мод) пограничного слоя внешним воздействием, рост собственных возмущений, их нелинейный распад с образованием турбулентных пятен. Из-за большой протяжённости прямое численное моделирование (ПЧМ) стадии 2 трудозатратно. Однако эта стадия хорошо описывается в рамках линейной теории устойчивости (ЛТУ). В работе P.V. Chuvakhov, A.V. Fedorov, A.O. Obraz. Numerical simulation of turbulent spots generated by unstable wave packets in a hypersonic boundary layer. Computers and Fluids, v.162, 2018, pp. 26 –38 на основе ЛТУ сформулирован подход, который позволил теоретически описать волновой пакет второй неустойчивой моды вдали от места его возбуждения. Среди волн второй моды ПС преобладают плоские волны, для которых теоретическая задача расщепляется по координатам. В настоящей работе этот подход обобщается на случай трёхмерных наклонных волн первой моды. При обобщении использован математический аппарат теории функций комплексного переменного совместно с методом перевала. В результате получены вычислительно устойчивые аналитические выражения для порождения волнового пакета в заданном сечении пограничного слоя.

Аксенов А.А., Клименко Д.В., Мошков П.А., Тимушев С.Ф., Федосеев С.Ю., Яковлев А.А. «Численное моделирование генерации шума разными конфигурациями винтов мультикоптера» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 49-53 (2022)

Небольшие мультикоптеры (дроны), становятся все более полезными для коммерческой и частной деятельности. Несмотря на свою полезность, беспилотники создают шум, который раздражает население . Акустические характеристики становятся ключевым контрольным и конструктивным параметром, и вводят дополнительные ограничения на шумовое загрязнение, которое оказывает непосредственное влияние на здоровье людей. В данной работе продолжена верификация метода декомпозиции псевдозвука (вихревой моды) и акустического поля, который реализован в однопроцессорной бета-версии акустической модели пакета FlowVision 2.5.

Краснов М.М., Феодоритова О.Б. «Использование методов и библиотеки функционального программирования для решения численных задач на графических ускорителях с технологией CUDA» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 192-196 (2022)

Современные графические ускорители (GPU) позволяют существенно ускорить выполнение численных задач. Однако перенос программ на графические ускорители является непростой задачей. Иногда перенос программ на такие ускорители осуществляется путём практически полного их переписывания (например, при использовании технологии OpenCL). При этом возникает непростая задача поддержки двух независимых исходных кодов. Однако, графические ускорители CUDA, благодаря разработанной компанией NVIDIA технологии, позволяют иметь единый исходный код как для обычных процессоров (CPU), так и для CUDA. Машинный код, генерируемый при компиляции этого единого текста, зависит от того, каким компилятором он компилируется (обычным, таким, как gcc, icc и msvc, или компилятором для CUDA, nvcc). Однако, в этом едином исходном коде нужно каким-то образом указать компилятору, какие части этого кода нужно распараллеливать на общей памяти. Для CPU это обычно делается с помощью OpenMP и специальных прагм компилятору. Для CUDA распараллеливание делается совершенно по-другому. Применение разработанной авторами библиотеки функционального программирования позволяет скрыть использование того или иного механизма распараллеливания на общей памяти внутри библиотеки и сделать пользовательский исходный код полностью независимым от используемого вычислительного устройства (CPU или CUDA). В статье показывается, как это можно сделать. В частности, при реализации этого подхода активно использовалось метапрограммирование шаблонов языка C++, в том числе шаблоны выражений, основанные на идиоме языка C++ CRTP. Предлагаемый авторами подход применен для переноса на графические ускорители программного кода MCFL для численного моделирования течения вязкого теплопроводного многокомпонентного газа, взаимодействующего с твердым телом

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.

Коротин П.И., Потапов О.А., Фикс Г.Е., Фикс И.Ш., Почкин Я.С., Халецкий Ю.Д. «Активное подавление шума в модели входного канала вентилятора ТРДД» Авиационные двигатели, № 2, с. 7-16 (2021)

Исследованы вопросы активного подавления акустического излучения вентилятора применительно к проблеме снижения шума авиационных двигателей. Приведены результаты экспериментального исследования гашения квазимонохроматического излучения во входном канале модели вентилятора авиационного двигателя. Получено, что в диапазоне частот 400–1600 Гц уровни излучения квазимонохроматических акустических сигналов в переднюю полусферу подавляются на 14–21 дБ. Ключевые слова: активное гашение шума, активное подавление звука, компенсация акустических колебаний, шум вентилятора ТРДД, звук в цилиндрических трубах, акустическая мода

Коротин П.И., Потапов О.А., Фикс Г.Е., Фикс И.Ш., Почкин Я.С., Халецкий Ю.Д. «Активное подавление шума в модели входного канала вентилятора ТРДД» Авиационные двигатели, № 2, с. 7-16 (2021)

Исследованы вопросы активного подавления акустического излучения вентилятора применительно к проблеме снижения шума авиационных двигателей. Приведены результаты экспериментального исследования гашения квазимонохроматического излучения во входном канале модели вентилятора авиационного двигателя. Получено, что в диапазоне частот 400–1600 Гц уровни излучения квазимонохроматических акустических сигналов в переднюю полусферу подавляются на 14–21 дБ. Ключевые слова: активное гашение шума, активное подавление звука, компенсация акустических колебаний, шум вентилятора ТРДД, звук в цилиндрических трубах, акустическая мода

Скрипаль А.В., Фомин А.В., Бахметьев А.С., Брилёнок Н.Б., Сагайдачный А.А., Добдин С.Ю., Тихонова А.С. «Диагностика артериальных сосудов спортсменов с помощью доплеровского ультразвукового измерения» Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика, 22, № 2, с. 141-148 (2022)

С помощью доплеровского ультразвукового измерения исследован объемный кровоток артериальных сосудов спортсменов, имеющих высокий спортивный разряд. Диагностика проводилась по результатам измерения скорости артериального кровотока в условиях реактивной гиперемии плечевой артерии и по отношению обратного объемного кровотока к объемному систолическому кровотоку. Обследовались две группы добровольцев: группу 1 составили неспортивные добровольцы, не страдающие сердечно-сосудистой патологией, а группу 2 – спортсмены, имеющие разряд кандидата в мастера спорта по гребле на байдарках и каноэ и регулярные интенсивные тренировки. Сравнительный анализ изменения УЗИ-доплерограмм спортсменов и нетренированных обследуемых свидетельствует о значительном отличии как в величине пиковой скорости артериального кровотока в условиях реактивной гиперемии плечевой артерии, так и обратного объемного кровотока в условиях отсутствия функциональной нагрузочной пробы. Проведенные измерения показали, что отношение объемной скорости обратного кровотока к объемной скорости систолического кровотока у спортсменов значительно больше.

Денисенко В.В., Фортова С.В. «Построение вычислительной модели эластической турбулентности в двумерной ячейке для течения Колмогорова» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 116-118 (2022)

Целью работы является численное исследование явления полимерной турбулентности в двумерной ограниченной области (квадратной ячейке) при воздействии внешней силы. Возникновение и развитие турбулентного режима изучается на примере течения Колмогорова. Методами прямого численного моделирования течения вязкоупругой среды при различных параметрах течения и полимеров изучены различные типы течения, включая режим эластической турбулентности и режим поднижения сопротивления.

Долуденко А.Н., Фортова С.В. «Сравнительный анализ численного и экспериментального исследования двумерной турбулентности в ячейке с твердыми стенками» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 123-125 (2022)

Турбулентность – это хаотическое состояние, возникающее в жидкости под воздействием внешнего воздействия при больших числах Рейнольдса Re. В трехмерной турбулентности образуется широкий диапазон масштабов, где наблюдаются хаотические пульсации скорости. Наличие такого широкого диапазона связано с каскадом энергии, которая передается благодаря нелинейному взаимодействию от интегрального масштаба турбулентности (где она создается за счет накачки) ко все более мелким масштабам вплоть до диссипативного масштаба, где включается вязкость, которая преобразует кинетическую энергию в тепло. В тонких слоях жидкости турбулентность эффективно является двумерной на масштабах, превышающих толщину слоя жидкости. При этом основной особенностью двумерного турбулентного течения, постоянно возбуждаемого внешней силой, является возникновение обратного энергетического каскада. За счет нелинейных эффектов пространственный масштаб вихрей, создаваемых внешней силой, увеличивается до тех пор, пока рост не будет остановлен размером ячейки. В последнем случае энергия накапливается на этих масштабах. При определенных условиях накопление приводит к возникновению системы когерентных вихрей. Наблюдаемые вихри имеют размер сравнимый с размером ячейки. Физический эксперимент, используемый в данной работе для сравнения с численным экспериментом, проводится в ограниченном замкнутом объеме – экспериментальной ячейке, ограниченной стенками. Для качественного сравнения расчетов с этим экспериментом при численном моделировании учитывались условия прилипания к стенкам и наличие трения о дно.