Анискин В.М., Маслов А.А., Миронов С.Г. «Течение сверхзвуковых недорасширенных струй в диапазоне умеренных чисел Рейнольдса» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 3-10 (2018)

Приведены результаты экспериментальных исследований газодинамической структуры сверхзвуковых недорасширенных воздушных струй, истекающих из звукового сопла в пространство низкого давления. Такая постановка эксперимента позволила достичь больших значений величины степени нерасчетности при сохранении умеренных значений числа Рейнольдса истечения из сопла, характерных для истечения недорасширенных струй из микросопел. Получены данные по длине сверхзвукового участка, положению ламинарно-турбулентного перехода и характеристикам струйного течения. Выполнено сопоставление результатов с данными полученными в микроструях истекающих из звуковых сопел. Особое внимание уделено ранее обнаруженному эффекту обратного перехода турбулентной струи в ламинарный режим течения с ростом числа Рейнольдса.

Горбушин А.Р., Заметаев В.Б. «Асимптотический анализ вязких пульсаций в турбулентном пограничном слое» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 11-22 (2018)

Исследован двухмерный пограничный слой несжимаемой вязкой жидкости при наличии пульсаций скоростей и давления. Характерное число Рейнольдса велико, и как следствие, нестационарный (турбулентный) пограничный слой тонок. Для анализа полных нестационарных уравнений Навье–Стокса используется асимптотический подход, что позволяет выделить характерные вязкие и невязкие зоны течения в пограничном слое и решить соответствующие задачи. Найдены аналитические выражения для вязких пульсаций, которые описываются уравнением Гамеля при большом значении параметра.

Воротников Д.И., Слепышев А.А. «Вертикальные потоки импульса, обусловленные слабонелинейными внутренними волнами на шельфе» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 23-35 (2018)

В приближении Буссинеска рассматриваются свободные инерционно-гравитационные внутренние волны в двумерном стратифицированном потоке идеальной жидкости с вертикальным сдвигом скорости. Краевая задача для амплитуды вертикальной скорости внутренних волн имеет комплексные коэффициенты, поэтому частота волны имеет мнимую поправку, а собственная функция – комплексная. Показано, что имеет место слабое затухание волны. Вертикальные волновые потоки импульса отличны при этом от нуля и могут превышать турбулентные потоки. Поперечная к направлению распространения волны компонента скорости стоксова дрейфа отлична от нуля и на порядок меньше продольной. Дисперсионные кривые первых двух мод испытывают отсечку в низкочастотной области, обусловленную влиянием критических слоев, где частота волны со сдвигом Доплера равна инерционной.

Григорьев А.И., Ширяев А.А., Ширяева С.О. «Неустойчивость заряженной капли в неоднородном электростатическом поле стержня конечной толщины» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 36-50 (2018)

В аналитических асимптотических расчётах исследована неустойчивость заряженной капли идеальной жидкости в неоднородном электростатическом поле стержня конечной толщины, поддерживаемого при постоянном электростатическом потенциале. Показано, что с увеличением толщины стержня амплитуды мод и частоты осцилляций капли увеличиваются. Критические условия неустойчивости капли снижаются в несколько раз по сравнению с критическими условиями реализации её неустойчивости в электростатическом поле бесконечно тонкой нити, поддерживаемой при постоянном электростатическом потенциале. Найдена аналитическая критическая для реализации неустойчивости заряженной капли в неоднородном электростатическом поле зависимость между зарядовым и полевым параметрами, зависящая от толщины стержня.

Стурова И.В. «Движение внешней нагрузки по полубесконечному ледяному покрову в докритическом режиме» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 51-60 (2018)

Рассмотрена пространственная задача об установившихся вынужденных колебаниях жидкости и полубесконечного ледяного покрова под действием локализованной внешней нагрузки, движущейся вдоль его прямолинейного края с постоянной скоростью. Проведен анализ двух случаев, в одном из которых вне ледяного покрова поверхность жидкости является свободной, а в другом – жидкость ограничена твердой вертикальной стенкой и край ледяного покрова, примыкающий к стенке, может быть как защемленным, так и свободным. Ледяной покров моделируется тонкой упругой изотропной пластиной, плавающей на поверхности жидкости конечной глубины. Предполагается, что скорость движения нагрузки не превышает минимальной фазовой скорости изгибно-гравитационных волн (докритический режим). Решение линейной задачи получено с помощью интегрального преобразования Фурье и сращивания разложений по вертикальным собственным функциям для потенциала скоростей. Приведены примеры численного исследования возмущений ледяного покрова и жидкости.

Шургалина Е.Г. «Механизм образования волн-убийц в результате взаимодействия солитонов внутренних волн в стратифицированном водоеме» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 61-67 (2018)

Исследуются особенности взаимодействия солитонов внутренних волн в рамках полностью интегрируемого уравнения Гарднера с положительной кубической нелинейностью. Показано, что полярность солитонов кардинальным образом влияет на результат взаимодействия солитонов. Демонстрируется роль парных взаимодействий солитонов разной полярности в процессе образования волн-убийц в солитонных полях в стратифицированном бассейне. Изучено влияние таких взаимодействий на высшие моменты волнового поля

Никитин Н.В., Пиманов В.О. «О поддержании колебаний в локализованных турбулентных структурах в трубах» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 68-76 (2018)

Численно исследовано решение уравнений Навье–Стокса, по ряду качественных признаков воспроизводящее локализованные турбулентные структуры, возникающие в круглых трубах при переходных числах Рейнольдса. В фазовом пространстве это решение соответствует предельному состоянию решения, эволюционирующего на сепаратрисе, разделяющей области притяжения решений, отвечающих ламинарному и турбулентному течениям. Относительная простота пространственного и временного поведения предельного решения на сепаратрисе позволила провести его подробное исследование. В частности, выявлен нелинейный механизм возникновения продольных вихрей, ответственных за поддержание пристенных полос, неустойчивость которых обеспечивает наличие пульсаций.

Курячий А.П., Мануйлович С.В., Русьянов Д.А., Чернышев С.Л. «Особенности распределений объемной силы, создаваемой плазменным актуатором» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 77-88 (2018)

На основе предположения о соленоидальности поля осредненной по времени объемной силы, создаваемой приповерхностным разрядом с диэлектрическим барьером, предложены аналитические выражения для пространственных распределений компонент этой силы. Выполнен расчет приповерхностной струи, генерируемой разрядом, результаты которого хорошо согласуются с экспериментом. Дано физическое объяснение особенностей пространственных распределений компонент объемной силы, рассчитанных по данным измерений поля скорости.

Дудин Г.Н., Нейланд В.Я. «Об индуцировании трехмерных возмущений в пограничном слое при сильном взаимодействии с гиперзвуковым потоком» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 89-96 (2018)

Исследовано течение в ламинарном пограничном слое на бесконечной по размаху пластине конечной длины на режиме сильного взаимодействия с гиперзвуковым потоком газа. В предположении, что на задней кромке пластины может задаваться дополнительное условие, которое является функцией от поперечной координаты, в окрестности передней кромки проведены разложения функций течения в степенные ряды. Показано, что в эти разложения входит неопределенная функция, которая зависит от значения поперечной координаты. Сформулированы и численно решены соответствующие краевые задачи и определены собственные числа. Установлено, что в этом случае может происходить перестройка в трехмерный двумерного пограничного слоя.

Зайко Ю.С., Решмин А.И., Тепловодский С.Х., Чичерина А.Д. «Исследование затопленных струй с увеличенной длиной начального ламинарного участка» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 97-106 (2018)

Описан метод формирования ламинарных затопленных струй с помощью устройства, дли¬на которого соизмерима с диаметром струи. Экспериментально исследована созданная воз¬душная затопленная струя диаметром 0.12 м в диапазоне чисел Рейнольдса ∼2000–13000. Выполнены термоанемометрические измерения параметров и лазерная визуализация потока. Показано, что разработанное устройство позволяет создать затопленные струи, длина ламинарных участков которых достигает 5.5 диаметра струи. Начальные участки таких струй могут использоваться для исследования развития возмущений в затопленных струях, а также применяться в медицине и технике для организации газодинамических завес.

Воеводин А.В., Петров А.С., Петров Д.А., Судаков Г.Г. «Экспериментальные и расчетные исследования характеристик импульсных тепловых актуаторов» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 107-120 (2018)

Цель работы – расчетные, экспериментальные и аналитические исследования характеристик плазменных импульсных тепловых актуаторов (ИТ-актуаторов), а также оценка их возможностей для управления обтеканием профилей, крыльев и компоновок при больших дозвуковых скоростях набегающего потока. Для рассмотренных типов ИТ-актуаторов были построены математические модели, адекватно отражающие их влияние на обтекание тел. Характеристики прототипа ИТ-актуатора исследовались экспериментально на специально созданном испытательном стенде. Предложен новый тип ИТ-актуатора с протоком (ИТП-актуатор), предназначенный для работы с большой частотой повторения импульсов при больших скоростях потока. Расчетные исследования показали, что ИТП-актуаторы свободны от существенного и принципиального недостатка ИТ-актуаторов, заключающегося в перегреве рабочей зоны при большой частоте повторений импульсов.

Гафиятов Р.Н., Губайдуллин Д.А., Губайдуллина Д.Д. «Акустические волны разной геометрии в многофракционных пузырьковых жидкостях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 121-128 (2018)

Исследовано распространение акустических волн разной геометрии в смесях жидкости с дисперсной фазой, состоящей из пузырьков, отличающихся друг от друга как радиусами, так и теплофизическими свойствами. Записана система дифференциальных уравнений движения смеси, выведено дисперсионное соотношение. Построены дисперсионные кривые, проведено сравнение затухания импульсов давления для плоских, цилиндрических и сферических волн в рассматриваемых пузырьковых жидкостях. Выполнено сопоставление теории и экспериментальных данных.

Гаранин С.Ф., Кравец Е.М., Пронина О.Н., Стадник А.Л. «Численное моделирование двумерного турбулентного течения неоднородной жидкости в ограниченной области» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 129-138 (2018)

С помощью двумерных численных расчетов изучено поведение двумерного вихревого течения неоднородной жидкости в ограниченной области. Найдено, что в случае неоднородной начальной плотности на активной стадии перестройки течения декременты затухания кинетической энергии пропорциональны квадратному корню из вязкости. Построены корреляционные функции скорости и плотности для различных моментов времени в инерционном интервале. Все эти результаты дают указания на выбор сценария развития двумерной турбулентности неоднородной жидкости.

Кормилицин А.А., Тактаров Н.Г. «Колебательные движения вязкой жидкости, контактирующей с плоским слоем пористой среды» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 139-146 (2018)

Получены аналитические решения двух задач о внутренних поперечных волнах в вязкой жидкости, контактирующей с плоским слоем неподвижной пористой среды. В первой задаче рассмотрены волны, вызванные движением неограниченной плоской пластины, находящейся на поверхности жидкости и совершающей гармоническое колебательное движение в своей плоскости. В условиях второй задачи волны вызываются периодическим касательным напряжением, приложенным к свободной поверхности жидкости. Для описания движения жидкости в пористой среде используется нестационарное уравнение Бринкмана, а свободной жидкости вне пористой среды – уравнение Навье–Стокса. На графиках приведены примеры численных расчетов профилей скорости и скорости фильтрации. Показано существование слоев жидкости со встречными направлениями скоростей.

Титарев В.А., Шахов Е.М. «Нестационарное течение разреженного газа с ударной волной в канале» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 147-155 (2018)

На основе кинетической S-модели рассматривается двумерная нестационарная задача о течении разреженного газа в плоском канале между параллельными пластинами конечной длины, закрытом с одного конца в результате разрыва диафрагмы, отделяющей покоящийся газ в канале от покоящегося газа в резервуаре бесконечной емкости. Изучается влияние торможения газа на стенках канала в условиях диффузного отражения молекул на стенках канала и на его торце. Прослеживается затухание ударной волны и исчезновение области однородного потока за ударной волной для трех вариантов условий входа в канал: 1) газ входит в канал из резервуара бесконечной длины и ширины – основной вариант, – изучается одновременное движение в резервуаре и в канале; 2) резервуар высокого давления представляет собой обычный отсек канала; 3) движение газа в резервуаре не рассматривается вовсе, вместо этого во входном сечении ставятся граничные условия типа испарения-конденсации с условиями покоящегося газа в резервуаре. Результаты сравниваются между собой.

Галкин В.С., Русаков С.В. «О статусе уравнений Навье–Стокса в газодинамике (обзор)» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 156-173 (2018)

Бытующие представления о статусе уравнений Навье–Стокса изменяются при учете следующих фактов: слагаемые этих уравнений, не учитываемые в уравнениях пограничного слоя, порядка, вообще говоря, некоторых барнеттовских слагаемых уравнений сохранения; уравнения Навье–Стокса недействительны для описания медленных неизотермических течений газа, так как здесь необходим учет барнеттовских температурных напряжений; барнеттовские слагаемые соотношений переноса определяют некоторые эффекты (например, механокалорический).

Дуигиан Г., Ксяоге Л., Ксяолинь Л., Сихе Й. «Визуализация обтекания двумерной призмы, установленной на поверхности, сверхзвуковым малошумным потоком» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 174-180 (2018)

В сверхзвуковой малошумной аэродинамической трубе с числом Маха 3 выполнено экспериментальное исследование сверхзвукового обтекания двумерной призмы, установленной на поверхности. Уровень шума в данной трубе, определяемый, как отношение среднеквадратичного значения (RMS) пульсаций полного давления к среднему полному давлению, может быть уменьшен до примерно 0.37%. Анализ влияния геометрии призм и условий в набегающем потоке на типичные структуры течения, такие как скачки отрыва и присоединения, выполнен при помощи метода рассеяния лазерным ножом на наночастицах (РЛНН). С увеличением высоты призмы индуцированные скачки сдвигались вверх по течению. При фиксированной длине призмы в направлении по потоку осредненные по времени РЛНН изображения показывают, что длина циркуляционной зоны в направлении вниз по потоку увеличивается от 0.8L до 1.2L при изменении высоты призмы от 3 до 5 мм. По сравнению со структурами течения вниз по потоку от призмы, структуры течения перед призмой более чувствительны к характеру пограничного слоя в набегающем потоке и существенно различны в случаях ламинарного и турбулентного течения. Скачок отрыва четко виден в случае турбулентного течения даже перед призмой высотой 1 мм, тогда как в условиях ламинарного течения перед призмой отчетливый скачок не наблюдается. В то же время, положение присоединения потока и угол наклона скачка присоединения за призмой почти одни и те же для обоих течений.