Григорьев Ю.Н., Ершов И.В. «Линейная устойчивость сверхзвукового пограничного слоя релаксирующего газа на пластине» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 3-15 (2019)

На основе линейной теории устойчивости исследовано развитие невязких и вязких двумерных дозвуковых возмущений в сверхзвуковом пограничном слое колебательно возбужденного газа на плоской пластине. В качестве исходной модели использовалась система двухтемпературной газовой динамики, включающая релаксационное уравнение Ландау–Теллера. Невозмущенный поток описывался автомодельным погранслойным решением для совершенного газа. Показано, что в невязком приближении возбуждение снижает максимальные инкременты нарастания наиболее неустойчивой второй моды на 10–12% по сравнению с идеальным газом. Рассчитаны кривые нейтральной устойчивости для первой и второй наиболее неустойчивых мод для чисел Маха М=2.2, 4.5, 4.8. Для обеих мод критические числа Рейнольдса при максимальном возбуждении превышают на 12–13% соответствующие значения для совершенного газа.

Козлов И.И., Очеретяный С.А., Прокофьев В.В. «О различных модах автоколебаний в течениях с вентилируемой каверной и возможности их использования для формирования периодических импульсных струй» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 16-27 (2019)

Рассматривается задача о возникновении кавитационных автоколебаний при течении жидкости в магистрали с двумя сопротивлениями: первое сопротивление кавитатор, за которым образована искусственная вентилируемая каверна со средним давлением, большим атмосферного, через второе сопротивление происходит истечение жидкости и газа в атмосферу. Исследования показали, что частоты автоколебаний в основном определяются свойствами каверны и условиями истечения в атмосферу. Возникновение различных мод автоколебаний непосредственно связано с числом волн, образующихся вдоль длины каверны. Показано, что свойства напорного трубопровода, а также объем каверны влияют на моду кавитационных автоколебаний (при одинаковой геометрии и гидравлических параметрах течения наблюдалось до 4-х частотных мод). Ставится вопрос о возможности использования автоколебаний для создания на выходе пульсирующих струй. Представляется наиболее подходящим для создания импульсных струй режим первой моды, так как в этом случае колебания давления в каверне максимальны. С использованием экспоненциального сопла Войцеховского экспериментально получены режимы, где на выходе реализуется прерывистое струйное истечение жидкости.

Вачагина Е.К., Кадыйров А.И., Конахина И.А., Хуснутдинова Э.М. «Особенности гидродинамических полей в каналах с трехзаходной шнековой вставкой» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 28-37 (2019)

Использована винтовая система координат для математического описания ламинарных течений вязкой жидкости в каналах с длинными трехзаходными шнековыми вставками. Разработана математическая модель, в которой уравнения движения записаны в проекции на направления естественного базиса винтовой системы координат. На основе полученных численных результатов проанализированы распределения гидродинамических характеристик в каналах с длинными трехзаходными шнековыми вставками различной геометрией для чисел Рейнольдса до 806.

Кукарин В.Ф., Ляпидевский В.Ю., Храпченков Ф.Ф., Ярощук И.О. «Нелинейные внутренние волны в шельфовой зоне моря» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 38-47 (2019)

Рассматривается проблема распространения внутренних волн в прибрежной зоне. На основе математической модели трехслойной мелкой воды построены решения, описывающие эволюцию нелинейных волн над шельфом. Анализ полученных решений дает возможность установить основные закономерности трансформации уединенных волн и нелинейных волновых пакетов большой амплитуды в шельфовой зоне моря. В работе обсуждаются новые возможности применения аналитических и численных решений для интерпретации натурных экспериментов.

Гайфуллин А.М., Жвик В.В. «Взаимодействие двух противоположно закрученных затопленных струй» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 48-57 (2019)

Рассматривается задача о взаимодействии двух противоположно закрученных струй вязкой несжимаемой жидкости, бьющих из параллельных труб в затопленное пространство. С помощью численного решения определен сценарий слияния двух струй в одну. Показано, что на большом расстоянии от источников течение описывается автомодельным осесимметричным решением Ландау для одиночной незакрученной струи. Поле продольной завихренности вдали от источника также является автомодельным с комплексной степенью затухания. Обсуждается асимптотическая структура дальнего поля струи.

Голубкина И.В., Осипцов А.Н. «Влияние примеси неиспаряющихся капель на структуру течения и температуру адиабатической стенки в сжимаемом двухфазном пограничном слое» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 58-69 (2019)

Построена математическая модель и проведены численные расчеты задачи продольного обтекания плоской теплоизолированной пластины высокоскоростным стационарным потоком вязкого теплопроводного газа с примесью жидких капель, температура которых отличается от температуры несущей фазы. Рассматривается диапазон параметров течения, в котором испарением капель можно пренебречь, при этом внутри пограничного слоя температура капель может существенно изменяться. Математическая модель двухфазного пограничного слоя модифицирована с учетом неоднородности температуры по радиусу капель, что потребовало, наряду с решением макроуравнений двухжидкостной модели, находить решение уравнения теплопроводности внутри капель. На основании параметрических расчетов исследованы режимы течения с образованием жидкой пленки за счет осаждающихся на стенку капель. Определены параметры подобия и найден диапазон определяющих параметров, в котором за счет теплообмена с жидкой фазой в пограничном слое происходит заметное снижение температуры адиабатической стенки даже при очень малых исходных концентрациях капель.

Аманбаев Т.Р. «Моделирование и расчет нестационарной фильтрации суспензии в тупиковом и открытом каналах с учетом диффузии дисперсных частиц и осадкообразования» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 70-82 (2019)

В рамках диффузионного приближения построена одномерная модель фильтрации суспензии в канале с учетом диффузии дисперсного компонента и осадкообразования. Система уравнений приведена к уравнению конвективной диффузии в интегро-дифференциальной форме. Полученное уравнение проинтегрировано численным методом. Установлены определяющие параметры поставленной задачи. Обсуждаются некоторые результаты расчетов, иллюстрирующие влияние диффузионных потоков частиц и определяющих параметров на динамику суспензии в канале. Анализируется поведение зависимости среднего потока фильтрата от времени при разных значениях определяющих параметров.

Матюшин П.В. «Процесс формирования внутренних волн, инициированный началом движения телав стратифицированной вязкой жидкости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 83-97 (2019)

Впервые детально рассмотрен механизм формирования пространственных гравитационных внутренних волн, инициированный началом движения диска заданного диаметра и конечной толщины в горизонтальном направлении вдоль оси симметрии диска справа налево с заданной постоянной скоростью в линейно стратифицированной по плотности несжимаемой вязкой жидкости благодаря численному решению системы уравнений Навье–Стокса в приближении Буссинеска и визуализации пространственной вихревой структуры рассчитанного течения. Полученные поля векторов скоростей и возмущения давления обладают горизонтальной и вертикальной плоскостями симметрии, проходящими через ось симметрии диска. Описан процесс формирования течения в верхнем полупространстве, обусловленный сдвиговой и гравитационной неустойчивостями, – сначала между тыльным торцом диска и местом импульсного старта формируются две горизонтальные вихревые нити, трансформирующиеся в ножки шпилькообразной вихревой петли, головная часть которой расположена правее места старта. Далее над местом старта периодически в течение половины периода плавучести жидкости формируются вихревые кольца, левые половины которых преобразуются в полуволны, заполняющие пространство между диском и местом старта.

Васильевский С.А., Гордеев А.Н., Колесников А.Ф. «Теплообмен и теплофизика дозвуковых струй диссоциированного воздуха, обтекающих цилиндрические модели в индукционном ВЧ-плазмотроне» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 98-112 (2019)

Проведено экспериментальное и численное исследование теплообмена дозвуковых течений высокоэнтальпийного воздуха в индукционном плазмотроне ВГУ-4 для трех вариантов секционированного разрядного канала с диаметром выходного сечения 30, 40 и 50 мм. В качестве модели использовался цилиндр с плоским торцом диаметром 20 мм. По экспериментальным данным численно восстановлены энтальпия h_e и скорость на оси струи с помощью программы Gamma. Предложен метод приближенного определения энтальпии h_e на основе экспериментальных данных и формулы Фэя–Риддела для теплового потока. Введен эффективный безразмерный радиус модели r_eff, учитывающий зависимость потока на внешней границе пограничного слоя от геометрии модели и разрядного канала и режима работы плазмотрона. Проведены расчеты r_eff для режимов работы плазмотрона ВГУ-4 с простым цилиндрическим разрядным каналом и секционированным каналом. Проведено сравнение расчетов энтальпии h_e с помощью “точного” и приближенного методов. Максимальное различие в значениях h_e составило 6%.

Азарова О.А., Шахов Е.М. «Распространение ударной волны в вязком теплопроводном газе в длинном микроканале» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 113-122 (2019)

На основе полной системы уравнений Навье–Стокса численно решается задача о нестационарном течении газа в канале между параллельными пластинами, вызванном начальным разрывом давления и плотности в поперечном сечении канала при больших перепадах давления и умеренно малых числах Кнудсена. Применяется разностная схема второго порядка точности по пространственным переменным и по времени. Изучается влияние вязкости и теплопроводности газа на скорость распространения ударной волны и характер потока за ней в условиях длинного канала и низкой плотности газа в отсеке низкого давления. Построенное численное решение сопоставляется с известными экспериментальными и расчетными данными.

Афонина Н.Е., Громов В.Г., Левин В.А., Мануйлович И.С., Марков В.В., Хмелевский А.Н. «Исследование спектрального состава пульсаций тяги и давления газа в соплах с дефлектором» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 123-137 (2019)

Представлены результаты расчетно-экспериментального исследования пульсаций силы тяги и давления газа на поверхности тяговой стенки в кольцевом и линейном двухщелевом соплах в условиях ламинарного режима течения. Эксперименты проведены в импульсной аэродинамической установке с использованием продуктов сгорания ацетилено-воздушной смеси в качестве рабочего газа. Расчеты выполнены на основе уравнений Навье–Стокса для многокомпонентной реагирующей газовой среды с использованием химически неравновесной термохимической модели. Представлено сравнение расчетного и измеренного спектрального состава пульсирующего давления газа в центре тяговой стенки кольцевого сопла. Установлены зависимости частоты и амплитуды колебаний давления в центре тяговой стенки и силы тяги от давления газа на входе и выходе сопла, от размера его критического сечения, а также формы дефлектора.

Замзари Ф., Мехрез З., Кафси А.Э. «Интенсификация теплообмена в пульсирующем течении внутри открытой полости под действием равномерного магнитного поля» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 138-149 (2019)

Численно исследовано влияние внешнего магнитного поля на пульсирующий поток, протекающий внутри открытой полости в горизонтальном канале. Полость подвергается равномерному нагреву со стороны нижней стенки. Уравнения энергии и Навье–Стокса решаются методом конечных объемов. На входе в канал пульсации задаются путем добавления синусоидальной составляющей к постоянному значению скорости. Исследования проведены в диапазонах чисел Струхаля 0≤St≤1, Ричардсона 0.25≤Ri≤1 и Гартмана 0≤Ha≤50 при различных значениях отношения длины к высоте полости L/H=1, 1.5 и 2 и амплитуде пульсаций A=0.1. Представлены различные характеристики течения в виде изотерм и линий тока, а также средние и нормализованные числа Нуссельта. Полученные результаты показывают, что влияние внешнего магнитного поля на распределение температуры, поле течения, режим и интенсификацию теплообмена зависит от числа Гартмана. Влияние пульсаций на интенсификацию теплообмена хорошо коррелирует с интенсивностью магнитного поля, числом Ричардсона и геометрией полости.