Баев О.А., Косиченко Ю.М. «Гидромеханическое решение задачи водопроницаемости экрана нарушенной сплошности» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 3-11 (2018)

Рассматривается задача водопроницаемости тонкого противофильтрационного экрана из полимерной геомембраны с дефектами (повреждениями). Экран состоит из защитного слоя и грунтового основания, подстилаемого дренирующим слоем. Решение осуществляется методами теории фильтрации с помощью метода конформных отображений и годографа скорости. Отличительной особенностью данного решения является изучение свободной напорно-безнапорной фильтрации через непрерывную щель в плоской постановке. Представлены основные расчетные зависимости и проведены сопоставительные расчеты водопроницаемости по полученным формулам с известными зависимостями для частного случая.

Павельева Е.Б., Савин А.С. «Установление волн от пульсирующего источника в жидкости конечной глубины» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 12-22 (2018)

Получено корректное решение плоской задачи Л.Н. Сретенского о пульсирующем источнике в слое жидкости конечной глубины. Это решение найдено с помощью обобщенных функций как предел в бесконечном будущем волнового режима, вызываемого источником, который в некоторый момент времени начинает совершать пульсации в изначально неподвижной жидкости.

Болдырев Ю.Я. «Вариационная задача Рэлея теории газовой смазки. Малые числа сжимаемости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 23-31 (2018)

Рассматривается двумерная вариационная задача для подшипника скольжения с газовой смазкой. Поле давления в газовом слое описывается линейным уравнением Рейнольдса, отвечающим малым числам сжимаемости. Краевыми условиями служат условия равенства избыточного давления нулю на границах области. В качестве функционала вариационной задачи выступает величина подъемной силы. Проводится качественный анализ системы необходимых условий экстремума, на основе которого построена вычислительная процедура. Настоящая работа принципиально развивает и дополняет результаты автора на со- временном уровне теоретических и вычислительных возможностей.

Чепрасов С.А. «Особенности турбулентной струи при больших сверхзвуковых скоростях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 32-38 (2018)

Представлены результаты моделирования методом крупных вихрей турбулентной сверхзвуковой струи при M=5. Проводится анализ структурных особенностей турбулентности, образующихся в этом течении. Оцениваются возможности метода крупных вихрей и трудности моделирования эффектов сжимаемости в струйных течениях при высоких значениях числа Маха. Численно воспроизведены такие особенности сверхзвуковой струи, как локальные турбулентные скачки уплотнения и волны Маха. Показано, что траектории эжекционного течения вблизи струи располагаются вдоль фронта волн Маха. В струе обнаружены анизотропные турбулентные структуры, продольный масштаб которых на порядок превосходит поперечный. Оценка вклада бароклинных эффектов показала их слабое влияние на порождение завихренности в рассмотренном струйном течении.

Зыбин К.П., Копьев А.В. «К вопросу о модели возникновения вихревых структур в изотропном турбулентном потоке» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 39-56 (2018)

Известно, что турбулентность характеризуется перемежаемостью, что проявляется, в частности, в развитии неизотропных нестационарных интенсивных мелкомасштабных вихревых структур. В работе показано, что исходя из общих уравнений динамики жидкости можно дать количественные оценки явлению раскручивания и вытягивания небольших жидких частиц из инерционного интервала изотропной турбулентности. Само явление, названное ранее пируэт-эффектом, раскрывает механизм образования интенсивных структур в мелкомасштабной турбулентности. В работе построена линейная стохастическая лагранжева модель, в которой получено кинетическое уравнение на функцию распределения квадрата косинуса угла между завихренностью и собственным вектором тензора скоростей деформации жидкой частицы, а также аналитически посчитаны асимптотики зависимости от времени этой величины при больших и малых временах. Результаты находятся в хорошем согласии с результатами проведенных ранее экспериментов и численных расчетов. Проведенный анализ показывает, что линейные процессы, возможно, играют основную роль в некоторых процессах принципиально нелинейного явления изотропной турбулентности. Предлагаемая модель позволяет проанализировать статистику собственной динамики небольших жидких частиц в инерционном интервале, что может оказаться полезным при замыкании уравнений, описывающих перемежаемые турбулентные течения.

Батищев В.А., Гетман В.А. «Возникновение вращения жидкости в термогравитационном пограничном слое при локальном охлаждении свободной границы» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 57-67 (2018)

Рассчитаны осесимметричные режимы течений неоднородной жидкости в пограничном слое вблизи свободной границы при неравномерном распределении температуры на этой границе. Для уравнений движения жидкости в приближении Обербека–Буссинеска построены главные члены асимптотических разложений решений стационарной задачи. Показано, что при локальном охлаждении свободной границы и при наличии внешнего восходящего потока жидкости может возникать в результате бифуркации пара вращательных режимов в тонком пограничном слое в окрестности свободной поверхности, причем вне этого слоя вращение отсутствует. Бифуркация вращения не обнаружена при локальном нагреве свободной границы.

Воеводин А.В., Судаков В.Г. «Статический гистерезис аэродинамических характеристик модели самолета на посадочном режиме» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 68-74 (2018)

Представлены результаты расчетных исследований обтекания упрощенной модели компоновки гражданского самолета на посадочном режиме. Численное моделирование выполнено в рамках уравнений Рейнольдса. Исследованы аэродинамические характеристики модели. Найдены режимы со статическим гистерезисом.

Лобковский Л.И., Рамазанов М.М. «Фронтовой режим тепломассопереноса в газогидратном пласте в условиях отрицательных температур» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 75-89 (2018)

Получено аналитическое автомодельное решение нелинейной задачи о фронтовом режиме тепломассопереноса в газогидратном пласте в условиях отрицательных температур. Предполагается, что в исходном состоянии пласт насыщен гетерогенной смесью газогидрат+лед+газ. В частных случаях лед или (и) газ могут отсутствовать. За фронтом разложения газогидрата образуются лед и газ. Расчеты представлены для стабильной системы гидрат+газ. На плоскости давление в скважине – проницаемость пласта построены критические кривые, разделяющие области фронтового режима и режима объемного разложения газогидрата перед фронтом. Исследована зависимость скорости движения фронта диссоциации газогидрата от различных параметров задачи. Показаны характерные распределения температуры и давления, соответствующие различным режимам на диаграмме.

Липатов И.И., Туен Н.К. «Распространение возмущений в пограничном слое в условиях слабого гиперзвукового взаимодействия» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 90-94 (2018)

Исследованы процессы распространения возмущений в ламинарных пограничных слоях при больших скоростях внешнего потока. Впервые получено интегральное соотношение, определяющее скорость распространения возмущений для режима слабого гиперзвукового взаимодействия.

Титарев В.А., Фролова А.А. «Применение модельных кинетических уравнений для расчетов сверх- и гиперзвуковых течений молекулярного газа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 95-112 (2018)

Для двухатомного газа предложены трехтемпературные аппроксимирующие модельные уравнения для учета внутренних степеней свободы, которые являются обобщением R-модели и ES-BGK-модели. Проводится сопоставление поверхностных коэффициентов давления, трения и теплопередачи в задаче обтекания цилиндра при сверх- и гиперзвуковых режимах течения с решением DSMC. Анализируется зависимость поверхностных коэффициентов от вращательного числа столкновений.

Иосилевский И.Л., Лущик В.Г., Решмин А.И. «Ядерные энергоустановки с циркулирующим топливом на основе гексафторида урана: результаты исследований гидродинамики и теплообмена, приложения, проблемы и перспективы (обзор)» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 113-135 (2018)

Памяти Анатолия Абрамовича Павельева/ Предложения о разработках реакторных систем, в которых в качестве ядерного топлива используется UF₆, были выдвинуты в СССР и США еще в 1950-х годах, а начиная с 1970-х реакторы с UF₆ стали рассматриваться в качестве источников энергии для космических ядерных энергоустановок (ЯЭУ). Применение UF₆, циркулирующего в замкнутом контуре ЯЭУ, позволяет реализовать потенциальные преимущества проточной схемы, обусловленные подвижностью газообразного топлива, по сравнению с существующими ЯЭУ с твердой активной зоной. При различных схемах установок, компоновочных решениях реактора и специальной организации течения в тепловыделяющих элементах (твэл) может быть охвачен диапазон мощности от сотен кВт до десятков МВт. В качестве областей применения энергоустановок с циркулирующим UF₆ могут, в частности, рассматриваться: космические ЯЭУ широкого диапазона мощности для электрических и плазменных ракетных двигателей при осуществлении пилотируемого полета на Марс; реактора-лазера с прямой накачкой газовых лазерных смесей осколками деления; наземные атомные электростанции нового поколения с высокими характеристиками по топливному циклу и безопасности. На основании анализа полученных к концу 1990-х гг. в СССР и США результатов исследований, представленных в настоящем обзоре, можно сделать вывод, что с точки зрения физики рабочих процессов и конструкционных материалов, стойких в среде UF₆, не существует непреодолимых препятствий для создания ЯЭУ с циркулирующим UF₆. Сформулирован перечень проблем, решение которых может способствовать дальнейшему развитию этого направления в случае его реализации. В разд. 1 дано описание схем твэлов и приведено экспериментальное обоснование схем организации течения в твэлах. В разд. 2 представлено расчетное и экспериментальное обеспечение разработок, включающее расчет процессов гидродинамики и тепломассообмена, теплофизические и переносные свойства гексафторида урана, особенности гексафторида урана как рабочего тела и воздействие гексафторида урана на конструкционные материалы. В разд. 3 приведен обзор проектов космических энергоустановок замкнутого и открытого типа в широком диапазоне мощностей. В разд. 4 представлено одно из перспективных направлений в области использования ядерной энергии – создание реактора-лазера. В разд. 5 рассмотрены наземные установки, в качестве которых, кроме электростанций, представляют интерес: транспортные энергоустановки; высокотемпературные технологические системы, в частности для производства водорода; установки для получения высоких нейтронных потоков и ряд других. В разд. 6 приведены соображения о проведении стендовых реакторных экспериментов с циркулирующим гексафторидом урана в активной зоне реактора, критичность которого полностью обеспечивается газообразным UF₆, которые явились бы завершающим этапом утверждения нового типа источника энергии как в космосе, так и в наземных условиях. В разд. 7 проведен анализ известных публикаций о состоянии исследований в США, которые позволяют предположить, что в США планомерно проводилась обширная программа исследований по использованию ядерных реакторов с циркулирующим UF₆ в космической и наземной энергетике, а также применительно к реакторам-лазерам. В разд. 8 перечислен ряд проблем, которые необходимо решить при создании энергетических установок с циркулирующим гексафторидом урана и выполнить большой объем научно-исследовательских работ. Работы по определению облика энергоустановок с циркулирующим UF₆ и гидродинамическим процессам в них велись в Центре Келдыша (до 1976 г. – НИИТП) под руководством Анатолия Абрамовича Павельева, автора многих идей в области гидродинамической устойчивости и турбулентности, которые были реализованы в экспериментальных устройствах и методах расчета. В память о его неоценимом вкладе в это направление исследований авторы посвящают ему настоящий обзор.

Гараев К.Г., Мухаметзянов И.Р. «К задаче оптимального управления турбулентным пограничным слоем на проницаемой поверхности в сверхзвуковом потоке газа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 136-145 (2018)

Рассматривается задача построения закона распределения нормальной составляющей скорости вдува в турбулентный пограничный слой при сверхзвуковых скоростях обтекания, обеспечивающей минимальное значение конвективного теплового потока, передаваемого от пограничного слоя к обтекаемой поверхности. В качестве изопериметрического условия выступает мощность системы управления, рассчитываемая с учетом фильтрационного закона Дарси. Задача решается с использованием метода обобщенных интегральных соотношений А.А. Дородницына. Проведенные вычислительные эксперименты для случая обтекания сферы показали эффективность оптимальных законов вдува по сравнению с равномерным законом: выигрыш в значении минимизируемого функционала достигает 31.82%.