Валиев Х.Ф., Иосилевский И.Л., Крайко А.Н. «Нестационарное истечение из плоского слоя, цилиндра и сферы горячей плотной среды Ван-дер-Ваальса» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 12-20 (2016)

В приближении невязкого и нетеплопроводного двупараметрического "газа-жидкости", термодинамические свойства которых определяются уравнениями состояния Ван-дер-Ваальса, исследовано нестационарное истечение в пустоту горячей плотной, первоначально неподвижной, вскипающей сжимаемой среды из плоского слоя, цилиндра и сферы. Расширение, вскипание и образование двухфазной смеси предполагаются термодинамически равновесными, а фазовый переход – мгновенным. На линии фазового перехода второго рода (бинодали) при непрерывных давлении, температуре, плотности, энтальпии и энтропии рвется скорость звука. Главное в едином для всех задач термодинамическом расчете – построение бинодали (и одновременно – изэнтропы в равновесной двухфазной смеси), сведенное к численному интегрированию двух обыкновенных дифференциальных уравнений. Одномерные задачи нестационарного истечения решаются методом характеристик с использованием изэнтроп, найденных из термодинамического расчета. В цилиндрически и сферически симметричных задачах (в отличие от плоской задачи) нет конечных по координате и по времени областей однородной кипящей жидкости.

Чепрасов С.А. «Взаимодействие периодических возмущений и турбулентной струи» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 44-48 (2016)

Представлены результаты расчетно-экспериментального исследования особенностей взаимодействия гармонических возмущений и турбулентной струи. На основе результатов численного моделирования методом крупных вихрей установлено, что если амплитуда воздействия составляет тысячные доли и более от полного давления потока внутри сопла, то наблюдается заметное увеличение узкополосного шума сверхзвуковой струи. Анализ результатов лабораторного эксперимента по измерению спектров продольной скорости в ядре низкоскоростной струи показал, что акустические возмущения, генерируемые вентилятором внутри сопла, приводят к образованию интенсивных тональных гидродинамических возмущений в низкоскоростной струе.

Азанов Г.М., Осипцов А.Н. «Влияние мелких испаряющихся капель на температуру адиабатической стенки в сжимаемом двухфазном пограничном слое» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 67-76 (2016)

Рассматривается продольное обтекание плоской пластины сверхзвуковым стационарным потоком вязкого теплопроводного газа с примесью мелких капель. Поверхность пластины считается теплоизолированной, а ее равновесная температура выше температуры испарения капель. В отличие от предыдущих публикаций рассмотрен случай малоинерционных капель, которые не выпадают на стенку, а успевают испариться в области пограничного слоя. В рамках двухконтинуального приближения для газокапельного ламинарного пограничного слоя со сжимаемой несущей фазой проведено параметрическое численное исследование влияния испаряющихся капель на структуру пограничного слоя и температуру адиабатической стенки. Определены параметры подобия и найден диапазон определяющих параметров, при которых происходит заметное снижение температуры адиабатической стенки за счет испарения капель, даже при очень малых исходных концентрациях жидкой фазы, что делает перспективным использование конденсированной фазы в схемах энергоразделения газовых потоков, основанных на теплообмене между течениями в до- и сверхзвуковом пограничных слоях.

Бурнашев В.Ф., Назаров У.А., Хужаёров Б.Х. «Детонационные волны в полидисперсных газовзвесях унитарного топлива в резко расширяющихся трубах» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 77-84 (2016)

Приведены результаты численного исследования закономерностей распространения детонационных волн в полидисперсных (двухфракционных) газовзвесях унитарного топлива в резко расширяющихся трубах. Проведены численные расчеты с различными размерами и относительными массовыми содержаниями частиц обеих фракций. Осуществляется сравнительный анализ влияния моно- и полидисперсности частиц унитарного топлива на ослабление детонационных волн. Приведены зависимости критического отношения диаметров труб составного трубопровода от относительного массового содержания и полидисперсности частиц унитарного топлива разного размера.

Афанасьев А.А., Султанова Т.В. «Исследование гидродинамической неустойчивости фронта вытеснения при закачке углекислого газа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 85-96 (2016)

Решена двухмерная задача о нагнетании сверхкритического углекислого газа в водонасыщенный геологический пласт. В рамках полной неизотермической модели фильтрации описаны последовательности сильных разрывов и волн Римана, распространяющихся от скважины в пласт. В приближении изотермической несмешивающейся фильтрации воды и углекислого газа исследована гидродинамическая устойчивость переднего фронта вытеснения при различных пластовых давлениях и температурах. С помощью достаточного условия неустойчивости, сформулированного в аналитическом виде, ограничены области параметров, соответствующих неустойчивому фронту. Приближенные аналитические результаты подтверждены прямым численным моделированием закачки CO₂ в рамках полной модели, учитывающей тепловые эффекты и фазовые переходы.

Ляпидевский В.Ю., Чесноков А.А. «Горизонтальный слой смешения в течениях мелкой воды» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 97-107 (2016)

Рассматривается горизонтально-сдвиговое течение тонкого слоя однородной жидкости в открытом канале. В рамках трехслойной схемы течения выведена одномерная математическая модель развития и эволюции горизонтального слоя смешения. Построены и исследованы стационарные решения уравнений движения. В частности, введены понятия в среднем сверхкритического (докритического) течения и решена задача о структуре слоя смешения. Выполнена верификация предложенной модели на основе сравнения с численным решением двумерных уравнений теории мелкой воды.

Журавская Т.А., Левин В.А. «Устойчивость течения газовой смеси со стабилизированной детонационной волной в плоском канале с сужением» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 120-129 (2016)

В рамках детального кинетического механизма химического взаимодействия исследована устойчивость течения со стабилизированной детонационной волной, формирующегося в результате инициирования детонационного горения стехиометрической водородно-воздушной смеси, поступающей в плоский канал с сужением со сверхзвуковой скоростью, превышающей скорость распространения самоподдерживающейся детонации. Для численного моделирования исследуемого течения использовался разработанный авторами программный комплекс. Установлено, что в канале, геометрические параметры которого обеспечивают стабилизацию детонации в случае числа Маха входящего потока M0=5.2, формирующееся течение со стабилизированной детонационной волной устойчиво к сильным возмущениям некоторого вида. Исследовано влияние увеличения числа Маха входящего потока и запыленности поступающей в канал горючей газовой смеси на стабилизацию в потоке детонационного горения.

Бендерский Л.А., Крашенинников С.Ю. «Исследование шумообразования в турбулентных струях на основе вычислительного моделирования нестационарного течения в слое смешения» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 149-162 (2016)

В предшествующих экспериментальных исследованиях сделано заключение о том, что шум турбулентной струи создается крупномасштабным движением в слое смешения, обусловленным перемежаемостью турбулентности. Задачей численного моделирования являлось обоснование этих выводов. В результате численных расчетов получены "мгновенные" картины течения и распределения параметров в начальном участке турбулентных струй. По их совокупности исследована динамика параметров течения. В потоке струи наблюдаются медленно трансформирующиеся области пониженного статистического давления и области, в которых статистическое давление повышено. Эти области движутся со скоростью конвекции. Течение втекания, индуцированное пониженным давлением в слое смешения, имеет линии тока, входящие в зоны пониженного давления и огибающие зоны повышенного давления. Движение зон изменяющегося вдоль потока статического давления создает возмущения скорости в индуцированном внешнем течении. Определена последовательность трансформации возмущений статического давления, вызванных перемежаемостью, в звуковые волны. Эта трансформация происходит в областях, занятых подтекающим воздухом. Ключевые слова: турбулентные струи, перемежаемость турбулентности, пульсации давления, шумообразование, звуковые волны, LES (вычислительная технология моделирования крупных вихрей)