Логвенков С.А. «Математическая модель биологической среды с учетом активных взаимодействий и взаимных перемещений составляющих ее клеток» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 3-16 (2018)

Получена трехфазная континуальная модель биологической среды, образованной клетками, внеклеточной жидкостью и дополнительной фазой, отвечающей за независимо управляемое активное силовое взаимодействие между клетками. Модель описывает перестройку биологических тканей с учетом активных напряжений, развиваемых при межклеточных взаимодействиях. Определяющее соотношение для тензора активных напряжений учитывает различные механизмы межклеточных взаимодействий, включающие хаотическую и направленную клеточную активность при создании активных напряжений, а также анизотропию их развития, определяемую неоднородностью распределения плотности клеток. Определяющее соотношение для скорости деформации среды за счет клеточных переупаковок учитывает два механизма взаимного перемещения клеток, связанных с клеточной адгезией и клеточной подвижностью. На основе модели решена задача о формировании полости в первоначально однородном клеточном сфероиде вследствие потери устойчивости однородного состояния. Проведено исследование участия различных механизмов межклеточных взаимодействий в самоорганизации биологической системы, состоящей из клеток, проявляющих механическую активность.

Валиев Х.Ф., Крайко А.Н. «Истечение идеального газа из цилиндрического или сферического источника в пустоту» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 17-28 (2018)

Получены решения начально-краевых задач об истечении идеального (невязкого и нетеплопроводного) совершенного газа из цилиндрических или сферических источников в пустоту. Время отсчитывается от момента включения источника, вне которого в момент включения – пустота. Заданы энтропия, расход, равное или большее единицы число Маха истекающего из источника газа и радиус источника. Если радиус источника больше нуля, то область течения в плоскости "радиальная координата – время" состоит из стационарного течения от источника и примыкающей к нему неавтомодельной центрированной волны разрежения из С^–-характеристик. Стационарное течение описывается известными формулами, а волна разрежения рассчитывается методом характеристик. Расчеты методом характеристик подтвердили полученные ранее закономерности для больших значений радиальной координаты. граница пустоты и волны разрежения – прямая траектория частиц и одновременно – единственная прямолинейная С^–-характеристика. Для источника нулевого радиуса ("точечного" источника) скорость, плотность и скорость звука истекающего газа бесконечны. Скорость газа остается бесконечной всюду, а плотность и скорость звука становятся нулевыми при любых ненулевых значениях радиальной координаты. Для точечного источника задача истечения в пустоту автомодельная. Ее решение в плоскости "автомодельных" скорости и скорости звука дается тремя особыми точками дифференциального уравнения в этих переменных. В одной из них автомодельная скорость бесконечна, автомодельная скорость звука равна нулю, а автомодельная независимая переменная изменяется от нуля до бесконечности, исключая крайние значения.

Филатов Е.В., Якимов А.Ю. «Сопротивление пластинки, глиссирующей на мелкой воде с образованием волн» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 29-37 (2018)

Рассматривается плоская задача о глиссировании пластинки с постоянной скоростью по поверхности тяжелой идеальной несжимаемой жидкости конечной глубины. По линейному распределению скорости жидкости вдоль пластинки и высоте точки торможения потока получено не зависящее от глубины приближенное выражение для действующей силы без учета образования струи у переднего края. В предложенной постановке задачи сопротивление пластинки зависит от ее скорости и погружения задней кромки и не зависит от угла глиссирования. Проведены эксперименты и численные расчеты в точной постановке при околокритических режимах движения. Обнаружено совпадение волновых картин в экспериментах и численных расчетах, причем формула для сопротивления соответствует численным экспериментам. Предложен приближенный критерий образования уходящих вперед по отношению к пластинке волн.

Булатов В.В., Владимиров Ю.В. «Внутренние волны, возбуждаемые движущимся источником в среде переменной плавучести» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 38-44 (2018)

Рассматривается задача о дальнем поле внутренних гравитационных волн от осциллирующего точечного источника возмущений, движущегося в бесконечном по вертикали слое стратифицированной среды переменной плавучести. Для модельного квадратичного распределения частоты плавучести двумя способами получено аналитическое решение задачи. В первом случае решение выражается через собственные функции вертикальной спектральной задачи и полиномы Эрмита. Во втором решение в форме характеристической функции Грина представляется через функции параболического цилиндра. Полученные аналитические решения позволяют описать амплитудно-фазовые характеристики дальних полей внутренних гравитационных волн в стратифицированной среде с непостоянной частотой Брента–Вяйсяля.

Бунякин А.В., Нестеренко А.Г. «Определение в квазиодномерном приближении параметров радиальной турбины, работающей на фреоне» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 45-51 (2018)

В представленном материале содержатся: математическая модель для расчета основных параметров газового потока в рабочем канале ротора турбины в квазиодномерном приближении; постановка задачи нахождения геометрических параметров турбины; результаты вычислений, направленные на изучение особенностей, возникающих при моделировании течения фреона в рабочем канале такой радиальной турбины.

Акиньшин Р.В., Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Юдин М.А. «Базисные деформации в задаче о возмущениях ядра тонкого изохронного вихревого кольца» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 52-63 (2018)

В линейном приближении исследуются периодические возмущения в ядре тонкого изохронного вихревого кольца в невязкой несжимаемой жидкости. Целью работы является построение системы базисных деформаций – полной системы решений уравнения Гельмгольца для возмущений завихренности внутри ядра вихревого кольца с заданной частотой в виде разложения по параметру тонкости кольца μ. Структура базисных деформаций существенно зависит от того, насколько вынуждающее воздействие близко по частоте к резонансным частотам системы. Если разность этих частот мала, то в задаче возникает второй малый параметр, помимо тонкости кольца μ, что приводит к существенному усложнению процедуры получения решения и появлению немалых добавок в последующих приближениях процедуры разложения. Рассмотрен случай изохронного вихревого кольца, в котором периоды обращения жидких частиц одинаковы. С точки зрения получения трехмерных колебаний такое течение оказывается простейшим, поскольку для изохронного кольца отсутствуют возмущения непрерывного спектра. Система базисных деформаций – необходимый элемент при получении дисперсионного уравнения для собственных колебаний вихревого кольца. Также полученные решения могут служить инструментом для анализа реакции на внешнее воздействие течений с криволинейными вихревыми линиями или течений, локализованных в тороидальных областях.

Байков В.А., Булгакова Г.Т., Ильясов А.М., Кашапов Д.В. «К оценке геометрических параметров трещины гидроразрыва пласта» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 64-75 (2018)

На основе обобщенной модели Перкинса–Керна–Нордгрена развития вертикальной трещины гидроразрыва пласта гиперболического типа получено точное решение о собственных колебаниях трещины ГРП после остановки закачки жидкости гидроразрыва. Эти колебания возбуждаются волной разрежения, возникающей после остановки закачки. Полученное решение использовано для оценки высоты, ширины и полудлины трещины ГРП к моменту остановки закачки жидкости гидроразрыва по промысловым данным забойных манометров.

Галеев А.А., Закиров Т.Р., Храмченков М.Г. «Особенности двухфазных течений в трехмерных цифровых моделях пористого пространства природных песчаников» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 76-91 (2018)

Представлены результаты численного моделирования процессов двухфазной фильтрации в трехмерных цифровых моделях пористого пространства трех образцов природных песчаников. Расчеты проведены с использованием решеточных уравнений Больцмана и модели градиента цифрового поля в широком диапазоне вариации числа капиллярности и относительной вязкости нагнетаемой и вытесняемой жидкости. Выявлены условия фильтрации с формированием капиллярных пальцев, вязких пальцев и со стабильным фронтом вытеснения.

Жуков А.В. «Влияние намагничивающегося поверхностно-активного вещества на движение пленки жидкости по горизонтальной поверхности» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 92-102 (2018)

Исследуется движение тонкой пленки вязкой несжимаемой жидкости по горизонтальной поверхности при наличии на свободной границе намагничивающегося поверхностно-активного вещества (ПАВ) во внешнем неоднородном магнитном поле. Учитывается диффузия ПАВ вдоль свободной поверхности и зависимость поверхностного натяжения от напряженности магнитного поля. Выведена система эволюционных уравнений в приближении смазки, исследованы стационарные течения пленки и устойчивость таких течений с постоянной толщиной пленки и постоянной концентрацией ПАВ с учетом эффекта Марангони.

Цыпкин Г.Г. «Термодинамические условия образования гидрата CO₂ при инжекции углекислоты в пласт, содержащий гидрат метана» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 103-112 (2018)

Исследуется механизм замещения метана углекислым газом в гидрате при инжекции CO₂ в пласт с формированием фронтов диссоциации гидрата метана и образования гидрата углекислого газа. Найдено, что такой режим замещения реализуется как в низкопроницаемых, так и в высокопроницаемых пластах. Показано, что в режиме инжекции высокой интенсивности поток тепла от скважины не влияет на распространение фронтов диссоциации гидрата метана и образование гидрата углекислого газа. В этом случае режим замещения поддерживается только теплом, выделяемым при образовании гидрата углекислоты. Получено, что повышение давления инжекции может приводить к подавлению диссоциации гидрата метана и прекращению реакции замещения. Построены критические диаграммы существования режима преобразования гидрата метана в гидрат углекислого газа.

Динь К.Х., Егоров И.В., Федоров А.В. «Влияние волн Маха на ламинарно-турбулентный переход при сверхзвуковом обтекании плоской пластины» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 113-124 (2018)

На основе численного решения трехмерных уравнений Навье–Стокса исследовано влияния волны Маха (N-волны) на ламинарно-турбулентный переход, вызванный первой модой неустойчивости (волной Толлмина–Шлихтинга) в пограничном слое на плоской пластине при числе Маха набегающего потока 2.5. В согласии с экспериментом N-волна генерируется двумерной неровностью на границе расчетной области, соответствующей боковой стенке рабочей части аэродинамической трубы. Показано, что возмущение, индуцированное в пограничном слое задним фронтом N-волны, не влияет на начало перехода, но сдвигает нелинейную стадию развития первой моды вниз по потоку. Возмущение, индуцированное передним фронтом N-волны, сдвигает начало перехода вверх по потоку.

Гордеев А.Н., Колесников А.Ф., Сахаров В.И. «Экспериментальное и численное исследование теплообмена высокоэнтальпийных недорасширенных струй воздуха с цилиндрическими моделями» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 125-133 (2018)

На индукционном плазмотроне ВГУ-4 проведены эксперименты по теплообмену в недорасширенных сверхзвуковых струях высокоэнтальпийного воздуха при давлении в барокамере 8.5 ГПа. При расходе воздуха 3.6 г/с и мощностях ВЧ-генератора 45 кВт (режим 1) и 64 кВт (режим 2) измерены вдоль оси струй диссоциированного воздуха тепловые потоки к поверхности меди в критической точке водоохлаждаемых цилиндрических моделей диаметром 30 мм с плоским торцом, а также с полусферическим носком. В этих же режимах измерены давления торможения с помощью трубки Пито, имеющей форму цилиндра, диаметром 30 мм с плоским торцом и с полусферическим притуплением с приемным отверстием диаметром 14 мм. Для условий экспериментов в рамках уравнений Навье–Стокса и Максвелла проведены расчеты течений в разрядном канале плазмотрона и в истекающих из разрядного канала сверхзвуковых недорасширенных струях, рассчитаны тепловые потоки к экспериментальным моделям.

Гозмен Шанли Б., Акилли Х. «Влияние проницаемости цилиндра на структуру его обтекания в глубокой воде» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 134-145 (2018)

Обтекание проницаемого цилиндра в глубокой воде исследовано методом трассерной визуализации потоков (PIV). В экспериментах высота глубокой воды и скорость набегающего потока были постоянны: h_w=340 мм и U=156 мм/с. Для определения воздействия проницаемого цилиндра на структуру течения рассмотрено восемь значений коэффициента пористости: β=0.4, 0.5, 0.6, 0.65, 0.7, 0.8 и 0.85. Результаты исследований показывают, что проницаемые цилиндры эффективны в качестве средств управления крупномасштабными вихревыми структурами за цилиндром. С увеличением пористости кинетическая энергия турбулентности и турбулентное напряжение уменьшаются. Это означает, что пульсации в следе за телом существенно ослабевают благодаря проницаемости тела. Проницаемые цилиндры, имеющие коэффициент пористости выше, чем 0.6, не представляют собой препятствия для потока. Наконец показано, что для всех значений диаметра проницаемого цилиндра поведение структур течений за проницаемым цилиндром одинаково.