Шагапов В.Ш., Галимзянов М.Н., Вдовенко И.И., Хабеев Н.С. «Особенности распространения звука в теплой воде с воздушными пузырьками» Инженерно-физический журнал, 91, № 4, с. 912-921 (2018)

Изучено распространение слабых возмущений в водо-воздушной пузырьковой среде в условиях, когда в пузырьках помимо нерастворимого в воде газа (например, воздуха) присутствуют пары воды, которые в процессе движения смеси могут превращаться в воду. При этом находящийся в пузырьках воздух будет оказывать диффузионное сопротивление и влиять на интенсивность фазовых переходов в системе пар–вода. Проанализировано влияние начальных параметров двухфазной смеси вода–пузырьки (объемного содержания фаз, размера дисперсной фазы, температуры воды) на эволюцию гармонических волн в пузырьковой жидкости.

Харитонов В.В., Зинкин В.Н., Солдатов С.К., Драган С.П., Кленков Р.Р., Сомов М.В., Пенчученко В.В., Шешегов П.М. «Современные проблемы обеспечения акустической безопасности летного и инженерно-технического состава государственной авиации» Проблемы безопасности полетов, № 10, с. 3-15 (2017)

Обоснована необходимость разработки и реализации специальных средств и методов обеспечения акустической безопасности профессиональной деятельности летного и инженерно-технического состава государственной авиации как неотъемлемой части системы обеспечения безопасной эксплуатации воздушного транспорта.

Богданов В.И., Кувтырев Д.В., Хаталин Д.С. «Исследования реактивного сопла ВРД с резонатором – усилителем тяги» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 47 (2018)

Можно ожидать значительного увеличения тяговой эффективности реактивного двигателя при пульсирующем высоконестационарном истечении газа из сопла. Источником высокочастотных колебаний газа в истекающей струе является сферический газодинамический резонатор – усилитель тяги реактивного двигателя. По экспериментальным данным (НТЦ имени А. Люльки) прирост тяги в резонаторе при определенном сочетании механико-геометрических соотношений в потоке, в сравнении е тягой идеального сопла с полным расширением, может достигать 100%.Такое увеличение тяговой эффективности происходит вследствие возрастания усилия на тяговых стенках в результате присоединения дополнительных масс газа, как в основной струе. так и из окружающей среды. В работе представлены результаты расчетных исследований сопла ВРД с резонатором с привлечением современных методов численного анализа и подходов к моделированию и разрешению турбулентности. Исследуется влияние внешнего обтекания на интегральные характеристики сопла и на структуру течения в сопле. Полученные предварительные результаты расчетов позволяют сделать вывод об эффективности применения резонатора в соплах ВРД в качестве усилителя тяги.

Хатунцева О.Н. «Об учете влияния стохастических возмущений на решение уравнений Навье-Стокса в задаче Хагена–Пуазейля» Труды Московского авиационного института, № 100, http://trudymai.ru/published.php?ID=9331 (2018)

Уравнения Навье–Стокса (УНС) являются законом сохранения импульса (или вторым законом Ньютона) для выделенного объема жидкости и описывают ускорение этого объема под действием силы, обусловленной градиентом давления и внешних сил, с одной стороны, а также вязкой силы, действующей по поверхности этого объема, с другой стороны. Несмотря на то, что численные решения УНС широко используются во многих научных и практических приложениях, доказательство о возможности (или невозможности) описания с помощью УНС турбулентного режима течения жидкости является до сих пор открытым. В частности, это связано с тем, что задачи, допускающие аналитическое решение (например, задачи Хагена–Пуазеля и Куэтта), не имеют решений, соответствующих турбулентному режиму течения. Если задаться вопросом, какие аспекты не учитываются при моделировании турбулентности с помощью УНС исходя из первых принципов, то можно отметить, что турбулентный режим, также как и другие стохастические процессы, обладает важным статистическим свойством – возбуждением большого количества независимых степеней свободы (пульсаций) на разных масштабах рассмотрения системы. При этом закон сохранения импульса для выделенного объема жидкости в форме УНС, записанный без учета такого процесса, нарушается, поскольку, не все суммарное воздействие, направленное на выделенный объем, идет на его ускорение: часть такого воздействия должно пойти на возбуждение дополнительных – внутренних – степеней свободы. Параметром, характеризующим связь между микро – и макропроцессами является энтропия стохастической системы и, следовательно, в таком процессе необходимо учесть производство энтропии в выделенном объеме жидкости. Исходя из этого, можно переписать уравнение Навье–Стокса, включив в их левую часть – полную производную по времени – дополнительный член, отвечающий за изменение скорости, при изменении дифференциальной энтропии выделенного объема. Модификация уравнений Навье–Стокса за счет учета дополнительных степеней свободы, связанных с возбуждением стохастических пульсаций в потоке жидкости, позволила найти два решения задачи течения жидкости в трубе кругового сечения (задаче Хагена–Пуазеля). Одно из этих решений реализуется при любых значениях числа Рейнольдса и соответствует ламинарному режиму течения, второе – реализуется только при достаточно больших значениях числа Рейнольдса и соответствует турбулентному режиму течения. Аналитически определена постоянная Кармана в выражении, описывающем логарифмический профиль скорости в центральной части трубы.

Хатунцева О.Н. «О нахождении критического числа Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода в задаче Хагена–Пуазейля» Труды Московского авиационного института, № 101, http://trudymai.ru/published.php?ID=96567 (2018)

Ранее, на основе уравнений Навье–Стокса, в которых учтено производство энтропии за счет стохастических возмущений, для задачи Хагена–Пуазейля были аналитически получены два решения: одно из которых, соответствует ламинарному режиму течения, второе – турбулентному. Они имеют небольшое отличие непосредственно у стенки трубы. Это обстоятельство позволило в данной работе аналитически, с помощью метода описания «разрывных» функций, найти минимальное значение числа Рейнольдса, при котором возможен переход от ламинарного к турбулентному режиму течения. Оно равно, примерно, 1970.

Хемраев К. «Определение эффективного затухания с помощью факторного разложения записи волнового акустического каротажа» Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, с. 1840402 (2018)

Основными рассчитываемыми параметрами в процессе обработки материалов волнового каротажа являются скорости распространения упругих волн. Определение скоростей основано на временах прихода этих волн. В то же время геологическая среда оказывает влияние и на амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) упругих волн. В общем случае затухание волн вызвано тремя процессами: геометрическое расхождение, рассеяние на неоднородностях и неупругое поглощение. Известно, что нефте- и газонасыщенные среды обладают большим коэффициентом поглощения по сравнению с водонасыщенными и сухими средами. Однако зачастую амплитуды искажены случайными шумами и интерференцией волн, а также шумами, вызванными неоднородностью условий возбуждения и регистрации (например, изменением диаметра скважины и коэффициента прохождения, наличием точек дифракции и глинистых корок). Поэтому старые трехэлементные приборы волнового акустического каротажа не позволяли надежно извлекать информацию из АЧХ волн, а стандартное программное обеспечение не обладало средствами его расчета. Современные многоэлементные приборы, как правило, обладают несколькими источниками и множеством приемников, что создает благоприятные условия для применения уже существующих способов расчета коэффициента эффективного затухания, так и развития новых подходов. В настоящей работе рассмотрен способ расчета коэффициента эффективного затухания, включающего неупругое поглощение и рассеяние на неоднородностях, основанный на факторном разложении волнового поля и исключающий влияние неоднородности условий возбуждения и регистрации.

Белый В.Н., Хило П.А., Казак Н.С., Хило Н А. «Низкочастотное обратное акустооптическое рассеяние бесселевых световых пучков» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук), 53, № 3, с. 78-86 (2017)

Исследованы особенности акустооптической дифракции бесселева светового пучка (БСП) на бесселевом акустическом пучке (БАП) в поперечно анизотропных кристаллах. Рассмотрена схема акустооптического (АО) взаимодействия, когда ТН-поляризованный (или е-поляризованный) БСП падает на оптически одноосный кристалл в направлении оптической оси с и за счет анизотропной дифракции ТН→ТЕ падающий е-БСП возбуждает в кристалле рассеянный о-БСП. Задача АО дифракции решается для поперечно изотропных кристаллов, цилиндрически симметричная геометрия которых полностью согласована по симметрии с БСП и БАП, распространяющихся вдоль оптической оси, и процесс АО взаимодействия происходит без искажения пространственной структуры пучков. Показано, что в процессе обратного акустооптического рассеяния использование бесселевых световых пучков с большим углом конуса позволяет значительно уменьшить необходимую для выполнения условия продольного синхронизма частоту акустической волны (до значений менее 1 ГГц). Установлено, что эффективность АО взаимодействия БСП и БАП определяется не только интенсивностью акустического поля, продольной волновой расстройкой и длиной взаимодействия, как в случае плоских волн, но и поперечной структурой бесселевых пучков. Эта структура определяет величину интегралов перекрытия и, следовательно, эффективные АО параметры. При выполнении условий продольного и поперечного синхронизмов возможно достижение высокой эффективности дифракции, близкой к единице, а угловая ширина основного максимума составляет при этом величину ∼0,5 мрад и возрастает при увеличении акустической мощности. Установлено, что при дифракции БСП происходит трансформация порядка его фазовой дислокации на величину, равную порядку фазовой дислокации БАП. Из-за малой ширины углового спектра рассеянного БСП обратное акустооптическое рассеяние бесселевых световых пучков перспективно для разработки низкочастотных акустооптических фильтров и спектроанализаторов, а свойство самореконструкции поперечной структуры перспективно для применений бесселевых пучков в дефектоскопии.

Белый В.Н., Хило П.А., Казак Н.С., Хило Н А. «Низкочастотное обратное акустооптическое рассеяние бесселевых световых пучков» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук), 53, № 3, с. 78-86 (2017)

Исследованы особенности акустооптической дифракции бесселева светового пучка (БСП) на бесселевом акустическом пучке (БАП) в поперечно анизотропных кристаллах. Рассмотрена схема акустооптического (АО) взаимодействия, когда ТН-поляризованный (или е-поляризованный) БСП падает на оптически одноосный кристалл в направлении оптической оси с и за счет анизотропной дифракции ТН→ТЕ падающий е-БСП возбуждает в кристалле рассеянный о-БСП. Задача АО дифракции решается для поперечно изотропных кристаллов, цилиндрически симметричная геометрия которых полностью согласована по симметрии с БСП и БАП, распространяющихся вдоль оптической оси, и процесс АО взаимодействия происходит без искажения пространственной структуры пучков. Показано, что в процессе обратного акустооптического рассеяния использование бесселевых световых пучков с большим углом конуса позволяет значительно уменьшить необходимую для выполнения условия продольного синхронизма частоту акустической волны (до значений менее 1 ГГц). Установлено, что эффективность АО взаимодействия БСП и БАП определяется не только интенсивностью акустического поля, продольной волновой расстройкой и длиной взаимодействия, как в случае плоских волн, но и поперечной структурой бесселевых пучков. Эта структура определяет величину интегралов перекрытия и, следовательно, эффективные АО параметры. При выполнении условий продольного и поперечного синхронизмов возможно достижение высокой эффективности дифракции, близкой к единице, а угловая ширина основного максимума составляет при этом величину ∼0,5 мрад и возрастает при увеличении акустической мощности. Установлено, что при дифракции БСП происходит трансформация порядка его фазовой дислокации на величину, равную порядку фазовой дислокации БАП. Из-за малой ширины углового спектра рассеянного БСП обратное акустооптическое рассеяние бесселевых световых пучков перспективно для разработки низкочастотных акустооптических фильтров и спектроанализаторов, а свойство самореконструкции поперечной структуры перспективно для применений бесселевых пучков в дефектоскопии.

Хлыстунов М.С., Могилюк Ж.Г. «Виброакустические аналогии для расчета конструкций на динамические нагрузки» Научно-технический вестник Поволжья, № 1, с. 98-101 (2018)

Рассматривается центральная проблема расчетного динамического моделирования и обследования конструкций объектов техносферы. Показано, что каждый элемент конструкции представляет собой сложную виброакустическую колебательную систему с распределенными массой и жесткостью. Динамическая модель конструкции исследуется как связанная система виброакустических импедансов конструктивных элементов.

Лопатин Р.А., Голых Р.Н., Хмелев В.Н., Минаков В.Д., Генне Д.В., Нестеров В.А. «Экспериментальное исследование влияния ультразвукового кавитационного воздействия на сырьевые компоненты полимерного композита» Южно-Сибирский научный вестник, № 3, с. 94-99 (2018)

Рассматривается экспериментальное влияние ультразвуковой кавитации на полимерную матрицу и наполнитель полимерного композиционного материала. В статье описан метод, используемый для создания образцов полимерного композиционного материала с целью обеспечения их идентичности, а также представлены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие эффективность данного метода изменения свойств полимерных композиционных материалов.

Хмелев В.Н., Голых Р.Н., Шалунов А.В., Лопатин Р.А., Минаков В.Д., Сырников К.Е., Петреков П.В., Генне Д.В. «Влияние ультразвукового кавитационного воздействия на характеристики полимерных композиционных материалов» Научно-технический вестник Поволжья, № 8, с. 62-64 (2018)

Статья посвящена исследованию влияния ультразвукового излучения на свойства полимерных композитных материалов и энергозатраты при полимеризации.

Минаков В.Д., Голых Р.Н., Хмелев В.Н., Лопатин Р.А., Генне Д.В., Нестеров В.А. «Методика и стенд для исследования прочностных свойств полимерных композиционных материалов, модифицированных ультразвуковым воздействием» Южно-Сибирский научный вестник, № 3, с. 90-93 (2018)

Описана технологическая схема и описание стенда для экспериментальных исследований влияние ультразвуковых воздействий на сырьевые компоненты и прочностные свойства композиционного материала.

Хмелев В.Н., Барсуков Р.В., Ильченко Е.В., Генне Д.В., Абраменко Д.С., Подкользин А.Д. «Анализатор импедансных характеристик ультразвуковых колебательных систем» Южно-Сибирский научный вестник, № 2, с. 33-36 (2018)

Приведены данные научных исследований, по разработке усовершенствованного УЗ прибора, связанных с изучением влияния акустической нагрузки на параметры и характеристики ультразвуковых колебательных систем. Отличительной особенностью представленного УЗКС, является повышение эффективности работы ультразвуковых излучателей, а так же снижение их себестоимости. Преимуществом разработанного анализатора заключается в контроле импеданса и возможности своевременного выявления критических изменений.

Голых Р.Н., Боброва Г.А., Хмелёв В.Н., Нестеров В.А., Титов Г.А., Доровских Р.С. «Модель кавитационной интенсификации обменной химической реакции» Южно-Сибирский научный вестник, № 1, с. 22-26 (2018)

Представлена феноменологическая модель кавитационной интенсификации химических реакций в высокоинтенсивном ультразвуковом поле. В основе предложенной модели лежит статистический подход, который заключается в оценке константы скорости химической реакции, усредненной по объему. Усреднение проводится по объему, который намного больше, чем объем кавитационного пузырька, в котором микроскопическое значение постоянной зависит от ударного волнового давления при коллапсе кавитационных пузырьков. Константа скорости химической реакции зависит от давления и рассчитывается с использованием распределения скоростей молекул Максвелла и вероятности события, что энергия молекулы больше энергии активации для данной реакции. Численный анализ модели показал, что ультразвуковое воздействие повышает эффективность химических реакций в 1,5 раза.

Хмелёв В.Н., Сливин А.Н., Шалунов А.В. «Стенд для ультразвуковой консолидации тонколистовых металлов» Научно-технический вестник Поволжья, № 7, с. 75-77 (2018)

Представлены исследования специального стенда ультразвуковой консолидации тонких листов металлов, позволившие выявить влияние параметров (усилие сжатия, время ультразвукового воздействия, амплитуда ультразвуковых колебаний) на прочность формируемых соединений листов меди.

Голых Р.Н., Хмелёв В.Н., Шепелева А.И., Педдер В.В., Шалунов А.В. «Программный модуль для расчёта скорости течения жидкой фазы в разветвлённой системе пор под действием сил акустической природы» Научно-технический вестник Поволжья, № 8, с. 69-71 (2018)

Описана предложенная компьютерная модель процесса течения жидкой фазы в разветвлённой системе пор под действием сил акустической природы. Созданный программный модуль, реализующий компьютерную модель, позволяет выявить зависимости скорости течения жидкой фазы от режимов акустического или ультразвукового воздействия.

Матвеев Ю.И., Костенко В.И., Хмелёв В.Н., Генне Д.В. «Экспериментальные исследования опытного ультразвукового пенетрационного устройства на модельных средах, имитирующих реголит Луны» Южно-Сибирский научный вестник, № 1, с. 42-49 (2018)

Рассмотрено влияние процесса формообразования в разбуренном реголите Луны на движение ультразвукового пенетрационного устройства (ПУ). Сформулированы условия преодоления заклинивания ПУ с учетом изменения свойств реголита с глубиной, в том числе присутствия водяного льда. Рассмотрены требования к ПУ при реализации двух режимов его работы на Луне: определения содержания воды в реголите в зависимости от глубины бурения и взятия образцов грунта для определения содержания летучих компонентов.

Золотарёв В.В., Инзарцев А.В., Ходоренко М.С. «К вопросу о взаимном влиянии гидролокационных устройств при выполнении обзорно-поисковых работ группой автономных подводных роботов» Подводные исследования и робототехника, № 2, с. 12-21 (2018)

На примере гидролокатора бокового обзора (ГБО) даны оценки возможного взаимного влияния дистанционно действующих акустических устройств при выполнении обзорно-поисковых работ группой автономных подводных роботов (АПР). Рассмотрены два типа помех: мощные помехи, обусловленные прямым проникновением зондирующих посылок одного ГБО на приёмный тракт другого ГБО из группы АПР, и реверберационные помехи, обусловленные отражениями от дна в направлениях, близких к зеркальному. Показано, что несмотря на высокий уровень помех первого типа они относительно просто могут быть устранены правильным выбором параметров ГБО-съёмки. Задача выявления или минимизации помех второго типа представляется задачей гораздо более сложной, поскольку они по своим характеристикам практически неотличимы от полезного сигнала.

Паймушин В.Н., Холмогоров С.А., Каюмов Р.А. «Экспериментальные исследования механизмов формирования остаточных деформаций волокнистых композитов слоистой структуры при циклическом нагружении» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 159, № 4, с. 473-492 (2017)

Проведены экспериментальные исследования на циклическое растяжение образцов из перекрёстно-армированного композита на основе углеленты ЭЛУР-П и связующего холодного отверждения ХТ-118. На основе полученных экспериментальных результатов выявлен и качественно исследован процесс формирования остаточных деформаций. Показано, что для исследуемого композита в осях орторопии существует такой уровень максимальных нормальных напряжений в условиях циклического нагружения, ниже которого происходит стабилизация параметра приращения деформаций на каждом цикле нагружения. Предложена методика определения формирующихся на каждом цикле нагружения остаточных деформаций путём введения в рассмотрение секущих модулей упругости на этапах нагружения и разгрузки и их определения исходя из экспериментальных диаграмм деформирования. Для различных, значительно отличающихся между собой скоростей нагружения получены экспериментальные зависимости значений секущих модулей упругости, формирующихся на этапах нагружения и разгрузки, от номера цикла. Предложена методика, которая позволяет из накопленной в процессе циклического нагружения полной деформации выделить вязкоупругую составляющую, обусловленную ползучестью связующего в условиях сдвига. Установлено, что для волокнистых композитов рассматриваемого класса при циклическом нагружении полная деформация может быть представлена в виде суммы вязкоупругой части, восстанавливающейся со временем, и остаточной деформации, по-видимому, связанной с необратимыми структурными изменениями в композите.

Хорошев А.С., Шахов В.Г. «Интенсивность конвекции жидкостей с разным числом Прандтля в вертикальном цилиндре большого удлинения» Математическая физика и компьютерное моделирование (ранее Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Математика. Физика), 21, № 1, с. 70-79 (2018)

Исследована свободная конвекция в длинном вертикальном цилиндре с постоянным градиентом температуры на боковой поверхности. Движение смоделировано средствами CFD (вычислительная гидродинамика) в пакете Ansys CFX. Изучена развитая естественная конвекция для трех жидкостей (вода, газонасыщенная нефть, дегазированная нефть). Классифицированы типы конвективного движения в зависимости от числа Рэлея (в диапазоне от 3·10³ lj 7·10⁴. Интенсивность конвекции характеризуется вертикальной скоростью. Определены характерные критерии, на основании которых проведена классификация. Отмечено влияние числа Прандтля на интенсивность конвекции. Получена эмпирическая зависимость безразмерной средней по объему вертикальной скорости движения от числа Рэлея. Установлено, что при h=60 и более цилиндр можно считать бесконечно длинным.

Хотяновский Д.В., Кудрявцев А.Н. «Прямое численное моделирование взаимодействия ударной волны с переходным пограничным слоем» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 213-215 (2018)

Проведено численное исследование влияния нестационарных возмущений в переходном сверхзвуковом пограничном слое на плоской пластине на взаимодействие течения с падающим косым скачком уплотнения.

Кудрявцев А.Н., Хотяновский Д.В. «Прямое численное моделирование перехода к турбулентности в сверхзвуковых пограничных слоях» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 178-182 (2016)

Численно моделируется развитие неустойчивости и переход к турбулентности в сверхзвуковых пограничных слоях на плоской пластине при числах Маха набегающего потока М=2 и 6. Для аппроксимации конвективных членов уравнений Навье–Стокса применяется WENO схема 5-го порядка точности, диффузионные члены уравнений вычисляются с помощью центральных разностей 4-го порядка па компактном шаблоне. Расчеты ведутся в вычислительной области, входная граница которой находится на некотором расстоянии от передней кромки пластины

Кудрявцев А.Н., Хотяновский Д.В. «Численное моделирование нестационарных эффектов шероховатости поверхности в сверхзвуковом пограничном слое» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 183-185 (2016)

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на возникновение и развитие турбулентности в пограничном слое, является присутствие шероховатости на поверхности летательного аппарата. Наличие шероховатости может способствовать более раннему ламинарно-турбулентному переход). и как следствие, приводить к значительному увеличению сопротивления. снижению эффективности двигателей и органов управления, а также повышенному нагреву при высоких сверхзвуковых скоростях полета. Неустойчивость течения в следе за одиночной шероховатостью исследовалась экспериментально и численно . Было показано, что искажение среднего течения на элементе шероховатости характеризуется долгоживущими продольными полосчатыми структурами, которые могут вызывать появление неустойчивостей, не существующих в отсутствие элемента шероховатости. В данной работе на основе прямого численного моделирования проводится детальное исследование нестационарных явлений в пограничном слое за распределенной шероховатостью на поверхности тела, их влияния на возбуждение неустойчивости пограничного слоя и переход к турбулентности. Расчеты проводятся с помощью кода CFS3D для численного решения уравнений Навье–Стокса и его гибридной CPU/GPU CUDA версии HyCFS. Они позволяют надежно проводить сквозной счет течений с сильными ударными волнами и. в то же время, с высокой точностью моделировать нестационарные волновые процессы, такие как акустика, турбулентность и волны гидродинамической неустойчивости. Имеющиеся параллельные программы позволяют с высокой эффективностью производить моделирование на сетках с десятками и сотнями миллионов расчетных ячеек на вычислительных кластерах с распределенной памятью, компьютерах с графическими сопроцессорами и гибридных кластерах.

Кудрявцев А.Н., Хотяновский Д.В. «Численное исследование развития возмущений, генерируемых элементами шероховатости, при сверхзвуковом обтекании затупленного конуса» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 116-119 (2018)

Проведено прямое численное моделирование влияния отделы) элементов шероховатости и распределенной шероховатости на среди течение и генерацию возмущений в сверхзвуковом пограничном слое на сферически затупленном конусе при числе Маха М = 6. Моделирование выполнено в трехмерной расчетной области над криволинейной поверхностью затупленного конуса. Граничные условия па входной и внешней границах трехмерной расчетной области задаются с использованием данных, полученных из предварительного осесимметричного расчета стационарного среднего течения. Типичный размер области по азимуту варьировался в пределах от 15 до 30 градусов. Вблизи входного сечения расчет области на поверхности конуса размещены элементы шероховатости. Рассматривается шероховатость двух различных типов: в виде отдельно элемента или группы элементов заданной формы и размера, а также распределенная шероховатость, которая моделируется несколькими десятка

Бондур В.Г., Котюков М.М., Кузнецов В.Д., Маров М.Я., Месяц Г.А., Панасюк М.И., Петрукович А.А., Сергеев А.М., Сюняев Р.А., Трубников Г.В., Фортов В.Е., Хохлов А.Р. «Лев Матвеевич Зелёный (к 70-летию со дня рождения)» Успехи физических наук, 188, № 9, с. 909-910 (2018)

Стогний П.В., Петров Д.И., Хохлов Н.И., Петров И.Б. «Численное моделирование сеточно-характеристическим методом влияния ледовых образований на сейсмические отклики» Математическое моделирование, 30, № 8, с. 107-115 (2018)

Целью данной работы является численное моделирование волновых процессов в условиях Арктического шельфа при наличии ледовых образований – торосов и айсбергов. Основная задача – изучить влияние наличия ледовых образований на вертикальные и горизонтальные составляющие скоростей на результирующих сейсмограммах путем проведения численных экспериментов. Представлены результаты численного моделирования распространения сейсмических волн для моделей с торосом и для модели с айсбергом, проводится анализ влияния ледовых образований на отклик от следующих геологических сред: морская вода, донный грунт, нефтесодержащее включение. Полученные сейсмограммы говорят о необходимости учитывать ледовые образования, так как они вносят существенный вклад в результирующие сейсмограммы. Кроме того, расчет модели с айсбергом, глубина киля которого сравнима с глубиной слоя морской воды, показывает, что необходимо учитывать горизонтальную компоненту скорости при решении задач сейсморазведки в водной среде, где решается система, описывающая только акустические (продольные) волны. В работе проводится анализ влияния постановки системы источник–приемники на получение сейсмограмм, но значительных улучшений в случае заглубления системы источник–приемники получить не удалось. Все вычисления были проведены с помощью сеточно-характеристического метода, который позволяет ставить корректные граничные условия на границах области интегрирования и контактные условия между линейно-упругими и акустическими слоями.

Тактаров Н.Г., Храмова Н.А., Рунова О.А. «Поступательно-колебательное движение сферического пористого тела в вязкой жидкости» Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки, № 1, с. 60-71 (2018)

Актуальность и цели. Изучение движения твердых тел, как сплошных, так и пористых, в вязкой жидкости представляет значительный интерес в связи с разнообразными приложениями в технологических процессах, а также при изучении природных явлений. В работе исследовано влияние поступательно-колебательного движения сферического пористого тела в вязкой жидкости на течение этой жидкости. Материалы и методы. Для решения задачи используются методы математической физики, а также численные методы. Задача решается в неподвижной сферической системе координат, начало которой в данный момент времени совпадает с центром сферы. Результаты. Определены поля скоростей жидкости внутри и вне пористого тела. Построены линии тока жидкости. Выводы. Показано, что поля скоростей и линии тока жидкости при движении сферического пористого тела значительно отличаются от таковых в случае движения сплошного (непроницаемого) твердого тела.

Синер А.А., Храмцов И.В., Кустов О.Ю., Федотов Е.С. «Математическая модель многослойной звукопоглощающей конструкции на основе вычислительного эксперимента» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 148 (2018)

Представлена математическая модель двухслойной и трехслойной звукопоглощающей конструкции основанная на решек полных нестационарных уравнений Навье–Стокса с помощью коммерческого пакета ANSYS Fluent. Для верификации математической модели выполняются расчеты одиночной ячейки двух- и трехслойной конструкции, установленной в акустический интерферометр. Выполненные расчеты показывают результаты очень близкие к результатам эксперимента, как по коэффициенту поглощения, так и по акустическому импедансу. В работе исследуется влияние особенностей постановки задачи на результаты расчета коэффициента поглощения и акустического импеданса. Расчеты выполняются при различных уровнях звукового давления на поверхности образца: 130, 140.150 дБ.

Храмцов И.В., Кустов О.Ю., Федотов Е.С., Синер А.А. «Численное моделирование механизмов гашения звука в ячейке звукопоглощающей конструкции» Акустический журнал, 64, № 4, с. 508-514 (2018)

Численное моделирование акустических процессов в интерферометре при высоких уровнях акустического давления представляет собой один из способов исследования процессов снижения шума образцами звукопоглощающих конструкций (ЗПК). В ходе исследований использовался образец ЗПК, представляющий собой одиночный резонатор Гельмгольца круглой формы. Исследования проводились при уровнях звукового давления 110, 130, 140 и 150 дБ. За основу были взяты результаты, полученные на интерферометре с нормальным падением волн. При расчетах использовались системы линеаризованных и полных уравнений Навье–Стокса. Результаты, полученные с помощью линеаризованных уравнений Навье–Стокса, позволяют достаточно точно определить акустические характеристики образца на линейных режимах работы. Использование полной системы уравнений Навье–Стокса с учетом сжимаемости позволило получить хорошее качественное и количественное совпадение с экспериментом при высоких уровнях акустического давления.

Копьев В.Ф., Храмцов И.В. «О расчетно-экспериментальном исследовании турбулентного вихревого кольца» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 107 (2018)

В дозвуковых турбулентных струях, представляющих собой один из основных источников шума современных авиационных силовых установок. шум генерируется турбулентными вихрями. Поскольку в турбулентных струях присутствуют вихри различных масштабов, взаимодействующие друг с другом, картина излучения, оказывается очень сложной. Поэтому важной представляется возможность исследования фундаментальных вопросов излучения звука турбулентными потоками на примере отдельного изолированного вихря. Для исследования аэроакустических характеристик данного вихря в Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа был создан генератор вихревых колец. Проведен совместный эксперимент по регистрации движения поршня генератора вихревых колец, перемещения кольца и излучения шума единичным вихрем. Полученный в результате данного эксперимента закон движения поршня использовался в численном моделировании с целью повышения соответствия расчетной модели эксперименту. Перемещение вихревого кольца, полученное в расчете, на начальном участке траектории совпадает с перемещением в эксперименте. С помощью расчета получены размеры данного вихря, которые затем использовались в автомодельных теориях для оценки свойств вихревого кольца на большом удалении от среза сопла, где кольцо излучает шум. В результате проведена оценка собственной частоты излучения шума свободно летящим турбулентным вихревым кольцом. Полученные значения собственной частоты хорошо совпадают с экспериментальными значениями на большом участке траектории. Полученные в данной работе результаты подтверждают механизм излучения шума вихревого кольца, представляющий собой колебания тонкого ядра.

Копьев В.Ф., Храмцов И.В., Зайцев М.Ю., Черенкова Е.С., Кустов О.Ю., Пальчиковский В.В. «Параметрическое исследование шума вихревых колец различного диаметра» Акустический журнал, 64, № 4, с. 499-507 (2018)

Разработана методика исследования аэроакустических параметров вихревых колец разного диаметра в заглушенной камере. Исследованы траектории движения вихревых колец, создаваемых поршневым генератором с сопловыми насадками разных диаметров выходного сечения. Проведен спектральный анализ шума вихревых колец при их различном удалении от сопловых насадков для различных диаметров. Впервые получены зависимости основной частоты излучения от времени движения кольца в безразмерном виде. Приведенные данные о шуме турбулентных вихревых колец позволяют сделать вывод об одинаковом механизме излучения звука кольцами разных диаметров и скоростей.

Кустов О.Ю., Синер А.А., Федотов Е.С., Храмцов И.В. «Определение импеданса резонатора Гельмгольца с помощью численного моделирования» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 186-188 (2016)

Шум. распространяющийся по внешним контурам авиационного двигателя, подавляется за счет облицовывания стенок каналов звукопоглощающими конструкциями (ЗПК). Степень снижения шума зависит от общей площади ЗПК и ее акустической эффективности. Возможны различные варианты увеличения эффективности звукопоглощения 3ПK. Одним из способов оценки и изучения процессов такой эффективности является численный эксперимент. Для проведения экспериментальных исследований в Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ПНИПУ была разработана установка "Интерферометр с нормальным падением волн". Отличительной особенностью установки от аналогов известных мировых производителей. которые ориентированы на строительную акустику, является наличие массивной импедансной трубы, позволяющей реализовывать уровни акустического давления до 160 дБ. что характерно для каналов авиационных двигателей. В интерферометре определение характеристик ЗПК основано на двух микрофонном методе. Метод является наиболее распространенным и стандартизованным. Численное моделирование основывалось на прямом решении системы уравнений Навье–Стокса (DNS) с учётом сжимаемости. В качестве геометрической модели использовалась внутренняя область интерферометра. которая представляют собой цилиндрическую трубу с резонатором Гельмгольца на одном конце и высокочастотный драйвер (динамик) на другом. Для упрощения была принята осесимметричная постановка, которая значительно сокращает требуемые ресурсы и время расчёта.

Берсенев Ю.В., Пальчиковский В.В., Синер А.А., Храмцов И.В. «Исследование формирования вихревого кольца с учетом экспериментально определенного закона движения поршня вихревого кольца» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 73 (2016)

Механизмы генерации шума интенсивными турбулентными течениями на данный момент являются мало изученными. При этом основные физические закономерности должны проявляться уже в самых простых вихревых течениях. Примером такого течения является вихревое кольцо. Для исследования аэроакустических характеристик данного вихря в Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа был создан генератор вихревых колец. Однако экспериментальное исследование свойств интенсивных турбулентных вихревых колец, особенно процессов, происходящих при их формировании, существенно осложнено их высокой скоростью. В данной работе предложено исследование характеристик вихревых колец с помощью численного моделирования. Рассматривается формирование вихревого кольца с высокой начальной скоростью V₀>30 м/с, образующихся с помощью поршневого генератора.

Кузьмин Н.М., Мусцевой В.В., Храпов С.С. «Гидродинамический механизм формирования и коллимации струй в молодых звездных объектах» Математическая физика и компьютерное моделирование (ранее Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Математика. Физика), 20, № 6, с. 51-62 (2017)

Представлены результаты численного гидродинамического моделирования эволюции ударных оболочек в молодых звездных объектах. Показано, что в процессе расширения такой оболочки внутри нее посредством развития последовательности «выброс–тор–торнадо–джет» формируется медленно вращающаяся сверхзвуковая коллимированная струя, сформированная из вещества околозвездного диска. Механизм возникновения и коллимации струйного течения является чисто гидродинамическим и основывается на выполнении закона сохранения углового момента; он должен работать для всех аккреционно-струйных систем, а наличие дополнительных факторов (например, магнитных полей) способно модифицировать такой механизм, но не устранить его.

Клубович В.В., Томило В.А., Марусич В.И., Хрущёв Е.В. «Ультразвуковая обработка металлических изделий и порошков» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук), 61, № 1, с. 14-20 (2016)

Эксплуатационные качества упругих элементов изделий автомобильной и сельскохозяйственной техники во многом зависят от состояния поверхностного слоя. Так, прочность, износостойкость, коррозионная стойкость, долговечность и надежность определяются состоянием поверхностного слоя изделия, с которого обычно начинается разрушение материала. Упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием с наложением ультразвуковых колебаний большой мощности позволяет в поверхностных слоях изделий создать сжимающие остаточные напряжения и микро- и наноструктурное состояние. Предложены способы ультразвуковой обработки упругих пластин и внутренних поверхностей тел вращения, а также способы и устройства для диспергирования порошков с применением мощного ультразвука, разработанные авторами.

Хузина Ф.Р., Салиева М.С., Красильников В.А., Набиуллин А.Р. «Начальный этап истечения вскипающей жидкости из полубесконечного канала. Решение в виде волны Римана» Инженерно-физический журнал, 91, № 4, с. 1016-1021 (2018)

Обсуждается теория волн Римана, которая используется в работе для описания начального этапа опорожнения трубчатого канала, заполненного вскипающей жидкостью, приведены основные уравнения, описывающие течение вскипающей жидкости. Построена математическая модель истечения вскипающей жидкости из трубчатого канала в случае разгерметизации канала на одном конце. Получены автомодельные решения процесса истечения для начального этапа, когда силы гидравлического трения несущественны.