Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

04.12 Численные методы, компьютерное моделирование

 

Maksimov O. «Features of Rayleigh Scattering by a Particle Near an Interface» Acoustical Physics, 70, № 1, с. 1-8 (2024)

Features of Rayleigh scattering by a solid particle at a small distance compared to the wavelength from an impenetrable plane boundary are revealed. The choice of the Green’s function in the integral representation of the Helmholtz equation makes it possible to reduce integration only over the particle surface and eliminate the contribution of the interface surface. When expanding over a small wave parameter, a well-known approach is used, making it possible to represent the solution of a given order as the sum of a potential function and a component expressed in terms of lower-order approximations. The potential component is found, expressed in terms of solid irregular harmonics centered on the particle and its mirror image. The vibrational velocity of the center of a particle and the scattering amplitude are determined. In the lowest order of the wavenumber, the scattering amplitude is expressed in terms of the monopole and dipole components.

Acoustical Physics, 70, № 1, с. 1-8 (2024) | Рубрики: 04.04 04.12 07.06

 

Гущин В.А. «Математическая модель динамики пятен в стратифицированной жидкости» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 57-59 (2018)

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 57-59 (2018) | Рубрики: 04.12 04.16

 

Димитриева Н.Ф. «Формирование вихревой структуры около горизонтального клина в непрерывно стратифицированной жидкости» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 59-62 (2018)

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 59-62 (2018) | Рубрики: 04.12 04.16

 

Лопато А.И. «Численное исследование процесса инициирования детонационной волны при использовании эллиптических отражателей» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 107-111 (2018)

Математическое моделирование течений с волнами детонации (сверхзвуковыми волнами горения) в результате решения уравнений Эйлера для невязкого газа, дополненных моделью кинетики химических реакций, берет свое начало в конце 1970-х годов. Среди многочисленных работ, посвященных исследованию проблем детонационной волны (ДВ), отдельным вопросом является задача об инициировании и распространении ДВ в областях сложной формы. Для моделирования в таких областях часто применяются блочно-структурированные расчетные сетки и схемы низкого порядка аппроксимации. Развитие математического аппарата способствует проведению исследований на неструктурированных расчетных сетках, что позволяет более подробно численно описывать криволинейные границы тел и расчетной области. В данной работе рассматривается инициирование ДВ при использовании профилированных торцов канала, а именно, так называемых, эллиптических отражателей. Целью работы является реализация вычислительной методики повышенного порядка аппроксимации для расчета двумерных течений газа с химической реакцией на треугольных неструктурированных сетках, а также применение вычислительной методики к исследованию механизмов инициирования детонационных волн при использовании эллиптических отражателей.

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 107-111 (2018) | Рубрики: 04.12 05.03 08.07 08.10

 

Нестеров С.В., Байдулов В.Г. «Распространение акустических волн в плоском волноводе, заполненном стратифицированной средой» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 123-126 (2018)

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 123-126 (2018) | Рубрики: 04.12 05.02

 

Сухоруков А.Л., Чернышев И.А. «Численное моделирование работы водометного движителя и параметров гидродинамического следа за подводным объектом» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 145-148 (2018)

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 145-148 (2018) | Рубрики: 04.12 07.13 07.15 07.21

 

Тукмаков Д.А. «Численное исследование процесса перемещения запыленной среды в ударной трубе с разнородными газами основанное на математической модели гетерогенных сред» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 157-160 (2018)

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 157-160 (2018) | Рубрики: 04.12 04.09 04.12

 

Тукмаков Д.А. «Численное исследование процесса перемещения запыленной среды в ударной трубе с разнородными газами основанное на математической модели гетерогенных сред» 9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 157-160 (2018)

9-я Международная конференция – школа молодых ученых «Волны и вихри в сложных средах». Москва, 05–07 декабря 2018 г., с. 157-160 (2018) | Рубрики: 04.12 04.09 04.12

 

Егоров И.В., Пальчековская Н.В. «Численное моделирование восприимчивости сверхзвукового пограничного слоя к трехмерным акустическим возмущениям» Материалы XXII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС 2021). Алушта, 04–13 сентября 2021 г., с. 363-365 (2021)

Материалы XXII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС 2021). Алушта, 04–13 сентября 2021 г., с. 363-365 (2021) | Рубрики: 04.12 08.14

 

Шепелев В.В., Перов Е.А., Долуденко А.Н. «Численное моделирование индуцированных лазером ударных волн в конденсированной среде» Материалы XXII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС 2021). Алушта, 04–13 сентября 2021 г., с. 488-489 (2021)

Материалы XXII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС 2021). Алушта, 04–13 сентября 2021 г., с. 488-489 (2021) | Рубрики: 04.12 05.03 05.04

 

Квашенникова А.В., Юлдашев П.В., Есипов И.Б., Хохлова В.А. «Численное описание генерации акустических волн разностной частоты в трехмерном пучке на примере подводного параметрического излучателя» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 20-25 (2023)

Исследован процесс генерации акустических пучков разностной частоты, формируемых при взаимодействии двух близких по частоте интенсивных волн накачки, излучаемых высокочастотным подводным параметрическим излучателем. Рассматривалась трехмерная нелинейно-дифракционная задача для трех пар взаимодействующих частот в режимах излучения вплоть до образования разрывов в профиле волны. Построены численные решения параболического уравнения Хохлова–Заболотской–Кузнецова с оптимизацией спектрального алгоритма вычисления нелинейного оператора, что позволило существенно сократить количество используемых в численном алгоритме гармоник. Показано, что полный учет нелинейных эффектов устраняет неточности использования квазилинейного подхода для предсказания эффективности параметрической антенны и дифракционной расходимости пучков в сильно нелинейных режимах, реализуемых при больших начальных давлениях на излучателе.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 20-25 (2023) | Рубрики: 04.12 07.18

 

Миролюбов М.А., Альшевский Д.В., Тофтул И.Д., Ткалич Д.И., Самусев А.К., Петров М.И. «Спектральная характеристика и временная динамика перестраиваемых акустических резонаторов в режиме сильной связи» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 966-971 (2023)

Представлена экспериментальная демонстрация формирования режима сильной связи между двумя акустическими резонаторами Фабри–Перо, проведено экспериментальное и теоретическое изучение спектральных и временных характеристик рассматриваемой системы. Продемонстрирован переход между режимами слабой и сильной связи, за счет настройки управляющего параметра системы. В режиме сильной связи была достигнута величина константы связи γ=3.5. Также нами проведено измерение одномерного акустического рассеяния на резонаторе Гельмгольца и на системе двух резонаторов Гельмгольца, связанных через волновод. Экспериментально продемонстрирован переход от режима симметричного рассеяния к режиму асимметричного рассеяния (при отстройке собственных частот резонаторов).

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 966-971 (2023) | Рубрика: 04.12

 

Бычков О.П., Миронюк И.Ю., Фараносов Г.А., Юдин М.А. «Анализ структуры звукового поля сверхзвуковой струи на основе данных численного моделирования» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1030-1035 (2023)

Проведено численное моделирование аэроакустических характеристик затопленной сверхзвуковой струи, истекающей из сопла Лаваля с выходным диаметром D=0.03 м на расчетном режиме истечения с числом Маха М=2 (скорость истечения около U≈510 м/с). В процессе расчета накоплены временные истории случайных параметров на протяжении около 5000 конвективных времен (D/U), что в 10–20 раз превышает значения, типичные для численного моделирования струйных течений. Сопоставление данных, полученных из расчета, с имеющимися экспериментальными, данными показало их хорошее соответствие как в терминах спектра и направленности суммарного шума, так и в терминах характеристик азимутальных мод. Проведен анализ излучения отдельных азимутальных компонент шума струи в дальнем поле и показано, что в зависимости от угла наблюдения в звуковом сигнале могут доминировать источники шума различной природы.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1030-1035 (2023) | Рубрики: 04.12 08.07 08.14

 

Аксенов А.А., Тимушев С.Ф., Клименко Д.В., Федосеев С.Ю., Мошков П.А. «Численное моделирование генерации шума разными конфигурациями винтов мультикоптера» Математическое моделирование, 36, № 2, с. 99-112 (2024)

Мультикоптеры (дроны) малой грузоподъемности широко используются для коммерческой и другой деятельности. В развитых странах Европы и в США начинают разрабатываться законодательные меры по ограничению шума мультикоптеров, поэтому низкий уровень шума мультикоптера с винтовыми движителями является важным фактором конкурентоспособности. Это требует развития методов вычислительной аэроакустики в сочетании с системами автоматизированного проектирования дронов, включая винтовые движители. Применение метода декомпозиции вихревой и акустической мод в дозвуковом изоэнтропийном течении, описанное в данное статье, позволяет учесть факторы неоднородности потока и интерференции роторов. Для верификационных расчетов использована однопроцессорная версия ПО, реализующая данный метод во временной области для частоты следования лопастей винтов (ЧСЛ). Получены сравнительные характеристики параметров звукового поля для разных конфигураций роторов в режиме висения над землей. Показана необходимость оптимизации взаимного положения винтов мультикоптера для обеспечения низкого уровня излучаемой звуковой мощности.

Математическое моделирование, 36, № 2, с. 99-112 (2024) | Рубрики: 04.12 08.14 10.01

 

Серегина М.А., Бабушкина А.В., Модорский В.Я., Черепанов И.Е., Микрюков А.О. «Численное моделирование процессов взаимовлияния волны возмущения в водороде и перегородки в модельном канале» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 6, с. 68-77 (2023)

Рассматриваются вопросы влияния физико-механических характеристик материала конструкции на распространение акустических волн в газе в модельном канале. Исследование влияния материала конструкции, в частности трубопроводов, на распространение волновых процессов связано с проблемой шума, возникающего при транспортировке природного газа и водородсодержащих смесей. Особенно актуальной является проблема шума с учетом прогнозов по развитию отрасли транспортировки и хранения водородной энергетики. Моделирование акустических процессов зачастую связано с источниками возникновения и распространения в моделируемой среде. При этом не учитываются возможное возникновение резонансных явлений или процессов ослабления акустических волн в динамической системе «газ–конструкция». Краевая задача сформулирована в постановке двунаправленного взаимодействия (2-way Fluid-Structure Interaction, или 2FSI) между деформируемой конструкцией и потоком водорода. Прогнозирование поведения конструкции трубопровода в модельном представлении при воздействиях газа в процессе транспортировки позволит подобрать оптимальный вариант материала для снижения акустического воздействия как внутри канала, так и за его пределами. Исследования, приведенные в данной работе, осуществляются с использованием системы инженерного анализа ANSYS, позволяющей моделировать рассматриваемые процессы в 2FSI-постановке. В работе приводится анализ поведения волны, генерируемой одномодальным источником звука, взаимодействующей с перегородками, защемленными в трубе прямоугольного сечения. Представлены основные результаты исследования в виде зависимостей амплитуды давления от времени в характерных точках; зависимости перемещений от времени модельных перегородок из различных материалов; зависимости изменения давления и перемещения для разных рабочих тел.

Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 6, с. 68-77 (2023) | Рубрики: 04.12 06.01

 

Глазова Е.Г., Кочетков А.В., Лисицын А.А., Модин И.А. «Численное моделирование взаимодействия деформируемого газопроницаемого фрагмента гранулированного слоя с ударной волной в трехмерной постановке» Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки, 27, № 4, с. 645-658 (2023)

Разработанная авторами ранее численная методика решения трехмерных задач динамического взаимодействия деформируемых тел и сред в эйлеровых переменных на базе схемы Годунова повышенной точности применяется для решения задач взаимодействия деформируемого газопроницаемого фрагмента гранулированного слоя с ударными волнами. Моделирование основано на базе единого модифицированного разностного метода Годунова как для расчета движения газа, так и для расчета динамического деформирования упругопластических элементов проницаемого гранулированного слоя. Повышение точности достигается путем сближения областей влияния разностной и дифференциальной задач. Предполагается, что песчаный гранулированный слой состоит из совокупности одинаковых шаровых деформируемых кварцевых частиц, представляющей собой кубическую упаковку. Пространство между частицами заполнено сжимаемой газовой средой (воздухом). Выделяется симметричный элемент упаковки в виде последовательности шаровых частиц. Для демонстрации численной методики предполагается, что многослойная гранулированная среда в направлении распространения плоской ударной волны состоит из трех слоев частиц в канале квадратного сечения с жесткими стенками. Исследование проводится по методике с явным выделением подвижных лагранжевых контактных поверхностей с использованием многосеточных алгоритмов. Приводятся результаты численных исследований процесса распространения ударной волны в гранулированном слое с учетом движения его деформируемых элементов. Показано, что для заданных параметров задачи влияние деформационных процессов незначительно. Проходящая через слой ударная волна формирует за преградой газодинамическое течение, близкое к одномерному. Соответствие результатов численного решения известным экспериментальным результатам по параметрам проходящей через слой ударной волны свидетельствует об адекватности применяемых математических и численных моделей.

Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки, 27, № 4, с. 645-658 (2023) | Рубрики: 04.12 04.16