Демин В.А., Мизев А.И., Петухов М.И., Шмыров А.В. «Разделение легкоплавких металлических расплавов в тонком наклонном капилляре» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 3-16 (2019)

Проведено прямое численное моделирование процесса разделения бинарных легкоплавких металлических расплавов в тонком наклонном неоднородно нагретом капилляре. На основе законов и уравнений, справедливых в отношении многофазных гидродинамических систем, построена физическая модель, описывающая макроскопическое движение в расплаве и процесс разделения жидкой смеси на компоненты. Выполнено сравнение результатов расчета с экспериментальными данными. Сопоставлено время разделения для разных углов наклона слоя, воспроизведена характерная концентрационная вилка, демонстрирующая динамику разделения, получено качественное согласие с экспериментом для концентраций компонентов в поперечном сечении. В ходе численного моделирования, максимально близко повторяющего последовательность действий в опытах, подтверждено наличие специфического максимума для разности концентраций на торцах при определенном угле наклона канала. Показано кардинальное различие между результатами расчетов, полученными в рамках рассматриваемой модели и теми выводами, которые вытекали ранее при объяснении эксперимента другими авторами.

Ткачева Л.А. «Волновое движение в ледяном покрове с трещиной при равномерном движении нагрузки» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 17-35 (2019)

Методом Винера–Хопфа получено аналитическое решение задачи о поведении ледяного покрова с прямолинейной трещиной при равномерном движении области давления прямоугольного вида, моделирующей судно на воздушной подушке. Ледяной покров моделируется тонкими упругими полубесконечными пластинами постоянной толщины на поверхности идеальной несжимаемой жидкости конечной глубины. Рассмотрены две конфигурации: 1) две полубесконечные пластины со свободными краями (толщины которых могут быть различными) разделены трещиной; 2) жидкость ограничена вертикальной стенкой, и край ледяного покрова может быть как свободным, так и примороженным к стенке. В случае контакта пластин одинаковой толщины, а также при наличии стенки решение получено в явном виде. Показано, что в случае контакта идентичных пластин со свободными краями при движении нагрузки со сверхкритической скоростью возбуждаются краевые волноводные моды вдоль трещины. Исследованы волновые силы, действующие на движущееся тело, а также прогибы пластин в зависимости от их толщин и скорости движения нагрузки при докритическом и сверхкритическом режимах.

Лемешкова Е.Н. «Двумерное плоское стационарное термокапиллярное течение» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 36-43 (2019)

Изучается задача о двумерном стационарном течении жидкости в плоском канале со свободной границей, вдоль которой поверхностное натяжение линейно зависит от температуры, а на дне поддерживается ее заданное распределение. Температура в жидкости распределена по квадратичному закону, что согласуется с полем скоростей типа Хименца. Возникающая краевая задача является сильно нелинейной и обратной относительно градиента давления вдоль канала. Применение к ней тау-метода показывает, что она имеет три различных решения, а в случае теплоизолированной свободной границы – одно. Для каждого из решений построены характерные структуры течения.

Алимов М.М., Корнев К.Г. «Анализ гистерезиса перестройки конфигурации мыльной пленки на двух круглых рамках» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 44-57 (2019)

Представлены результаты анализа поведения минимальной поверхности на системе двух круглых соосных рамок разного радиуса в процессе увеличения – уменьшения расстояния между рамками. Подтверждено предположение о метастабильности некоторых конфигураций минимальной поверхности, позволяющее объяснить наблюдаемый в экспериментах гистерезис перестройки мыльной пленки из одной конфигурации в другую. Показана эффективность использования аналитических методов теории фильтрации аномальных жидкостей в задачах определения конфигурации минимальной поверхности на рамках.

Петров А.Г. «Точное решение уравнений осесимметричного движения вязкой жидкости между параллельными плоскостями при их сближении и раздвижении» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 58-67 (2019)

Исследуются точные решения уравнений Навье–Стокса в слое между параллельными пластинами, расстояние между которыми меняется по произвольному степенному закону. На границе пластин ставится условие прилипания. Точные решения уравнений Навье–Стокса строятся как ряды по степеням числа Рейнольдса. Подробно изучены случаи замедленного движения по закону квадратного корня из времени, равномерного движения и равномерно ускоренного движения плоскостей. Для первого случая ряды сходятся, в других случаях решение определяется с помощью асимптотических рядов. Определено критическое число Рейнольдса, соответствующее появлению противотока.

Лущик В.Г., Макарова М.С., Решмин А.И. «Ламинаризация потока при течении с теплообменом в плоском канале с конфузором» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 68-77 (2019)

Путем численного моделирования исследован процесс ламинаризации турбулентного течения с теплоподводом в плоском конфузоре с постоянным углом сужения. Показано влияние отрицательного продольного градиента давления на характеристики течения и теплообмена. Проведено сравнение результатов расчета с экспериментальными данными по теплообмену. Определена величина параметра ускорения, при котором в канале происходит полная ламинаризация течения.

Воеводин А.В., Судаков В.Г. «Управление обтеканием модели самолета в посадочной конфигурации с помощью аэродинамических гребней» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 78-85 (2019)

Представлены результаты расчетных исследований обтекания упрощенной модели компоновки гражданского самолета на посадочном режиме. Численное моделирование выполнено в рамках уравнений Рейнольдса. Исследованы аэродинамические характеристики модели при управлении обтеканием с помощью гребней (вихрегенераторов), установленных на мотогондоле и на фюзеляже. Показано, что одновременная установка двух гребней ведет к заметному увеличению максимальной подъемной силы компоновки, в то время как установка только одного гребня на мотогондоле или фюзеляже ведет лишь к небольшому ее увеличению.

Галагуз Ю.П., Кузьмина Л.И., Осипов Ю.В. «Задача фильтрации суспензии в пористой среде с осадком» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 86-98 (2019)

Рассматривается макроскопическая модель долговременной глубинной фильтрации монодисперсной суспензии в пористой среде с механико-геометрическим механизмом захвата взвешенных частиц при отсутствии мобилизации осажденных частиц. Предполагается, что доступность пор и фракционный поток частиц зависят от концентрации осадка, и в начальный момент пористая среда содержит неравномерно распределенный осадок. Результатом работы является нахождение аналитического решения вблизи подвижной криволинейной границы – фронта концентрации взвешенных частиц суспензии. Доказана знакоопределенность решения. Точное решение задачи фильтрации на криволинейной границе найдено в явном виде. Получено достаточное условие существования решения на фронте концентрации. В окрестности границы построено асимптотическое решение. Временной интервал применимости асимптотики определяется на основе численного расчета задачи.

Суржиков С.Т. «Расчет неравновесного излучения ударных волн в воздухе с использованием двух моделей» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 99-114 (2019)

Представлены результаты численного моделирования спектральной излучательной способности ударно-нагретого воздуха, полученные с использованием двух моделей неравновесного излучения, испускаемого из релаксационной зоны за фронтом сильной ударной волны. Первая модель основана на уравнениях Эйлера и сформулирована для одномерной задачи кинетических процессов за фронтом ударной волны. Вторая модель основана на двумерных уравнениях Навье–Стокса для вязкого ударного слоя вблизи лобовой поверхности затупленного тела в гиперзвуковом потоке. Обсуждаются проблемы интерпретации данных летного эксперимента Fire-II с использованием указанных расчетных моделей.

Аюпов Р.Ш., Бендерский Л.А., Любимов Д.А. «Анализ с помощью RANS/ILES-метода особенностей течения и акустических характеристик нерасчетной сверхзвуковой струи при большом перепаде давления» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 115-123 (2019)

С помощью RANS/ILES-метода высокого разрешения рассчитано истечение холодной нерасчетной сверхзвуковой струи с перепадом давления 21.8, степень нерасчетности для рассматриваемого сопла при данном перепаде составляет 0.6. Струю отличает длинный сверхзвуковой участок с большим количеством “бочек”. Проведена валидация расчетов по экспериментальным данным. Пульсационные, акустические характеристики течения данной струи сопоставлены с характеристиками других сверхзвуковых струй. По известным эмпирическим зависимостям для сверхзвуковых струй оценены геометрические размеры бочек и акустические свойства струи.

Чжанг Д., Гоарзаде А. «Влияние внезапного расширения на двухфазное течение в горизонтальной трубе» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 124-137 (2019)

Представлены результаты экспериментального исследования двухфазного течения жидкости и газа через внезапное расширение горизонтальной трубы. Спроектирован и изготовлен замкнутый гидравлический испытательный стенд с прозрачной секцией, предназначенный для исследования динамики снарядного (пробочного) режима потока при скачкообразном увеличении площади сечения. Характеристики горизонтальной водяной струи для одно- и двухфазного потока исследованы с использованием высокоскоростной фотографии. Скорость пузырей, измеренная в расширенной области трубы, сильно зависит от расходов как жидкости, так и газа. Явление внезапного схлопывания пузырей описано с помощью анализа фотографий и оценена толщина пленки жидкости. Построена карта режимов течения для расширения сечения трубы и приведены соответствующие картины течения. Представленные измерения обеспечивают возможность глубокого прорыва в понимании сути влияния внезапного расширения сечения трубы на поведение двухфазного газожидкостного потока.

Абси Р. «Турбулентная вязкость и профили скорости в развитых турбулентных течениях в каналах» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 138-150 (2019)

Представлены выражения для турбулентной (вихревой) вязкости на основе аналитических решений для турбулентной кинетической энергии в случае течений в каналах с развитой турбулентностью, полученных ранее автором. Средние продольные скорости найдены при решении уравнения количества движения с предложенными аналитическими выражениями для турбулентной вязкости. Правильность полученных результатов проверяется сопоставлением с данными прямого численного моделирования течений в каналах с развитой турбулентностью в диапазоне 300τ<2000, где Re_τ – число Рейнольдса, определенное по скорости трения u_τ, кинематической вязкости v и полуширине канала δ . Предлагаемый метод позволяет дать точное описание профилей средней продольной скорости и турбулентного сдвигового напряжения вне логарифмического подслоя, в вязком и буферном слоях и внешней области. Настоящее исследование имеет цель обеспечить простые аналитические инструменты для изучения приложений турбулентных течений в каналах.