Колотилов В.А., Курганов А.А., Остапенко В.В., Хандеева Н.А., Чу Ш. «О точности схем сквозного счета при численном моделировании газодинамических ударных волн» Журнал вычислительной математики и математической физики, 63, № 7, с. 1216-1224 (2023)

Проведен сравнительный анализ точности численных схем CABARET (второго порядка), Русанова (третьего порядка) и A-WENO (пятого порядка по пространству и третьего порядка по времени) при сквозном расчете газодинамических ударных волн, возникающих при численном моделировании задачи Коши с гладкими периодическими начальными данными. Показано, что схемы CABARET и AWENO, при построении которых используется нелинейная коррекция потоков, имеют приблизительно одинаковую точность в областях влияния ударных волн (возникающих в результате градиентных катастроф внутри расчетной области), в то время как немонотонная схема Русанова имеет в этих областях существенно более высокую точность, несмотря на заметные нефизические осцилляции на ударных волнах. При этом комбинированная схема, получаемая путем совместного применения схем Русанова и CABARET монотонно локализует фронты ударных волн и сохраняет повышенную точность в областях их влияния.

Дружинин О.А. «О влиянии микропузырьков на турбулентность, индуцируемую поверхностной волной» Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 66, № 1, с. 122-129 (2023)

Прямым численным моделированием (Direct Numerical Simulation, DNS) исследуется вихревая структура приповерхностного водного слоя, насыщенного воздушными пузырьками, при наличии стационарной поверхностной волны. Рассматриваются волна с длиной 15 см и крутизной 0,2 (амплитудой около 0,5 см) и пузырьки с диаметром 400 мкм (микропузырьки). Полные трёхмерные уравнения движения водной среды (Навье–Стокса) решаются методом DNS одновременно с уравнениями движения отдельных пузырьков с учётом их воздействия на несущее течение. Под влиянием поверхностной волны течение в приповерхностном слое становится турбулентным и характеризуется наличием вихревых структур, вытянутых вдоль направления распространения волны. Для анализа вихревой структуры течения вычисляется тензор мгновенного градиента поля скорости и определяются его комплексные собственные значения, мнимая часть которых характеризует локальную завихренность течения, отфильтровывая вклад чисто сдвиговой компоненты (вихревой пелены). Средние профили собственных значений и флуктуаций, полученные на стадии статистически-стационарного течения, показывают, что под влиянием пузырьков происходит усиление мелкомасштабных вихрей и турбулентных пульсаций в водной среде.

Болотнова Р.Х., Коробчинская В.А. «Формирование сверхзвуковых пароводяных струй, сопровождающееся генерацией акустических пульсаций» Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки, 16, № 1-2, с. 330-336 (2023)

Рассмотрены особенности формирования сверхзвуковых пароводяных струй, истекающих через тонкое сопло из камеры высокого давления. Исследованы режимы возникающих вибрационных процессов в зависимости от изменения начальных состояний насыщения, определяемых давлением и температурой. Предлагаемая система модельных уравнений пароводяной смеси в трехмерной постановке включает двухфазные уравнения динамики в двухтемпературном, однодавленческом, односкоростном приближениях с учетом межфазного теплообмена, явлений испарения и конденсации. Численная реализация поставленной задачи проведена с применением разработанного авторами решателя в среде открытого пакета OpenFOAM. Изучен процесс развития сверхзвуковой струи с образованием диска Маха и исследованы причины образования акустических пульсаций давления. Дан анализ влияния исходных состояний насыщения водного флюида, находящегося в камере высокого давления, на интенсивность и частоту возникающих акустических колебаний. Для обоснования достоверности используемого численного метода с применением пакета OpenFOAM проведено сравнение полученного численного решения с экспериментальной фотографией сверхзвуковой струи азота, истекающей через цилиндрическое сопло из резервуара высокого давления.

Грабовенская С.А., Завьялов В.В., Шестаков А.А. «Расчеты сжатия сферической слоистой системы ударными волнами с учетом переноса теплового излучения в кинетической модели» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 5-13 (2023)

В настоящее время численное моделирование является основным, а зачастую и единственным инструментом для детального описания некоторых физических явлений при исследовании процессов сжатия веществ ударными волнами. Изучение поведения ударных волн и волн разряжения на простейших модельных тестах помогает при анализе более сложных расчетов, например, задач инерциального термоядерного синтеза на лазерных установках. В работе рассмотрены сравнительные расчеты тестовой задачи, моделирующей сжатие ударными волнами сферической слоистой системы, состоящей из двух веществ.

Голубкина И.В., Осипцов А.Н. «Структура течения и теплообмен в стационарном газокапельном потоке за точкой падения ударной волны на плоскую стенку» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 50-63 (2023)

Рассматриваются задачи о структуре стационарного двумерного течения газокапельной смеси в пристеночной области за точкой падения косой и прямой волн уплотнения на плоскую стенку. В данном случае прямая волна соответствует ножке Маха при маховском отражении, а косая – регулярному режиму отражения падающей наклонной волны. Основной целью исследования является оценка влияния мелких капель жидкости, присутствующих в набегающем потоке, на равновесную температуру адиабатической стенки за точкой падения волны. Исследуется вопрос – насколько наличие падающей на стенку косой ударной волны может усилить эффект снижения равновесной температуры стенки присутствующими в потоке мелкими каплями. Область течения разбивается на внешнюю область "эффективно невязкого течения" и область асимптотического ламинарного пограничного слоя. Расчеты течения в каждой из областей проводятся в рамках двухконтинуальной модели газокапельной смеси с учетом фазового перехода (испарения) на поверхности капель. Исследованы наиболее интересные с точки зрения теплообмена волновые конфигурации, соответствующие неполному испарению капель за отраженной волной, а также "волнам с частичной и полной дисперсией" параметров. Используется упрощенная предельная схема формирования жидкой пленки оседающими на стенку каплями, эффектами неустойчивости и разбрызгивания пленки пренебрегается. На основании численных расчетов получены оценки возможного снижения равновесной температуры адиабатической стенки за точкой падения ударных волн в стационарном сверхзвуковом потоке газа, содержащем малую концентрацию примеси жидких капель.

Базилевский А.В., Рожков А.Н. «Удар микроструи воды по микроволокну» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 110-118 (2023)

Исследуется поперечный удар импульсной микроструи воды по одиночным цилиндрическим волокнам. Методами высокоскоростной фотографии зафиксированы стадии выброса, распада и столкновения микроструи. Обнаружены значительное замедление микроструи волокном и ее расщепление на две части. Обсуждаются механизмы наблюдаемых явлений и влияние различных факторов.

Козлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г., Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю. «Излучательные характеристики ударно нагретого воздуха в видимой и инфракрасной областях спектра» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 138-146 (2023)

Измерены интегральные и временные спектральные характеристики ударно нагретого воздуха в интервале скоростей ударной волны от 7.35 до 10.4 км/с при давлении перед фронтом ударной волны p0=0.25 Торр. Эксперименты проведены на ударной установке DDST-M Института механики МГУ. Исследован диапазон волн излучения λ=600–1100 нм, соответствующий видимой и ближней инфракрасной областям спектра, в которых основной вклад в излучение дают атомарные линии азота и кислорода. Проведен анализ полученных интегральных по времени спектрограмм излучения. Выделены особенности временных осциллограмм для наиболее типичных атомарных линий спектра. Данные измерений сравниваются с экспериментальными данными других авторов.