Булатов В.В., Владимиров Ю.В. «Гармонические внутренние волны в стратифицированной полубесконечной среде со сдвиговыми течениями» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 3-8 (2020)

Рассмотрена задача о построении решений, описывающих гармонические внутренние гравитационные волны в стратифицированной полубесконечной среде со сдвиговым течением. Использованы модельное постоянное распределение частоты Брента–Вяйсля и линейная зависимость сдвигового течения по глубине и получено аналитическое решение задачи, которое выражается через модифицированные функции Бесселя мнимого индекса. С помощью дебаевских асимптотик модифицированной функции Бесселя мнимого индекса получены аналитические выражения для дисперсионных соотношений, исследованы фазовые характеристики волновых полей. Исследованы зависимости волновых характеристик возбуждаемых полей от основных параметров использованных моделей стратификации, течений и режимов генерации.

Бужинский В.А. «Колебания жидкости в цилиндрических баках с продольными демпфирующими перегородками» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 9-21 (2020)

Представлен асимптотический метод исследования малых колебаний жидкости в цилиндрических баках с продольными демпфирующими перегородками. Подробно исследовано влияние количества и ширины перегородок на гидродинамические параметры и коэффициенты демпфирования колебаний жидкости в круговой цилиндрической полости с плоским днищем. Численные результаты получены методом конечных элементов. Основываясь на асимптотической теории вихревого сопротивления, для перегородок малой относительной ширины предложен метод возмущений, применимый для определения демпфирования колебаний жидкости в баках произвольной формы.

Полников В.Г. «Модель вертикального перемешивания, вызванного ветровыми волнами» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 22-32 (2020)

Получены формулы для коэффициента вертикального перемешивания, вызванного ветровыми волнами. Для этого в уравнениях Навье–Стокса скорость течения разлагается на четыре составляющих: средний поток, волновое орбитальное движение, турбулентные флуктуации течения, индуцированные волнами, и фоновые турбулентные флуктуации. Такое разложение позволяет в уравнениях Рейнольдса выделить волновое напряжение Re_w как дополнение к фоновому напряжению Re_w. Для замыкания Re_w используется приближение Прандтля для фоновых турбулентных флуктуаций, приводящее к неявному выражению для индуцированной волнами функции вертикального перемешивания B_v. Конечное выражение для B_v определяется с привлечением результатов автора для турбулентной вязкости в зоне волнения, найденного ранее в рамках трехслойной концепции для интерфейса воздух-вода. Явное выражение для функции B_v(a,u*,z) является линейным по амплитуде волны a(z) на глубине z и скорости трения u* в воздухе. Поскольку амплитуда волны экспоненциально убывает с глубиной, найденный результат для B_v(a) означает возможность усиления воздействия волн на вертикальное перемешивание по сравнению с известной кубической зависимостью B_v(a).

Шварц К.Г., Шварц Ю.А. «Устойчивость адвективного течения в горизонтальном слое несжимаемой жидкости при наличии условия проскальзывания Навье» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 33-44 (2020)

Представлено точное решение уравнений Навье–Стокса в приближении Буссинеска, описывающее плоскопараллельное адвективное течение в плоском слое несжимающейся жидкости с горизонтальными границами, на которых задано условие проскальзывания Навье и линейное распределение температуры. Исследуется поведение скорости и температуры с ростом значения параметра проскальзывания. В рамках линейной теории исследуется устойчивость адвективного течения на плоские и спиральные возмущения. В рамках нелинейной постановки задачи изучаются конечно-амплитудные возмущения в надкритической области вблизи минимумов нейтральных кривых.

Мануйлович С.В. «Управление поперечным течением в пограничном слое на скользящем крыле с помощью пристеночной объемной силы» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 45-56 (2020)

В рамках системы уравнений Навье–Стокса рассмотрена задача об ослаблении поперечного течения в пограничном течении на скользящем крыле периодической по размаху пристеночной объемной силой, моделирующей воздействие системы плазменных актуаторов. Расчет произведен с помощью разложения искомых решений в ряд Фурье по продольной переменной и конечно-разностной аппроксимации второго порядка точности по вертикальной переменной. Показана роль градиента давления, индуцируемого действием управляющей объемной силы, на процесс формирования возмущенного течения.

Голубев А.Ю., Потокин Г.А. «Пульсации давления на поверхности трехмерных обтекаемых выступающих тел» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 57-63 (2020)

Проведены экспериментальные исследования полей пристенных турбулентных пульсаций давления на поверхности трехмерных обтекаемых выступающих тел. Демонстрируется существенная неоднородность и трехмерность поля в измерительном пространстве. Представлена зависимость основных характеристик пульсаций давления от геометрических параметров, демонстрируется влияние толщины пограничного слоя.

Чувахов П.В. «Энтропийный эффект при ламинарно-турбулентном переходе сверхзвукового пограничного слоя в следе за изолированной неровностью» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 64-75 (2020)

Экспериментально изучено влияние энтропийного слоя, порожденного малым притуплением передней кромки плоской пластины, на ламинарно-турбулентный переход сверхзвукового пограничного слоя в следе за изолированным элементом неровности (прямой цилиндр диаметром 1 и высотой 1 мм), расположенным на поверхности пластины; радиус притупления варьируется. Эксперименты выполнены при числе Маха 6 в диапазоне чисел Рейнольдса (0.46–2.33)·10⁶, рассчитанных по месту расположения неровности и параметрам набегающего потока. Впервые обнаружено реверсивное поведение турбулентных клиньев, индуцированных неровностью, с ростом величины притупления.

Акиньшин Р.В. «Новая неустойчивость тонкого вихревого кольца в идеальной жидкости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 76-90 (2020)

В линейном приближении исследуется задача об устойчивости стационарного течения тонкого вихревого кольца в идеальной жидкости. Рассмотрен случай изохронного вихревого кольца, в котором периоды обращения жидких частиц одинаковы. В этом течении отсутствуют возмущения непрерывного спектра, что существенно облегчает решение этой сложной задачи. Обнаружена неустойчивость длинноволновых колебаний, связанная с взаимодействием возмущений, имеющих энергию разного знака – колебания с положительной и отрицательной энергией.

Гималтдинов И.К., Ильясов А.М. «Моделирование потерь давления на трение в призабойной зоне трещины ГРП» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 91-103 (2020)

Предложена математическая модель, описывающая изменение давления в трещине гидравлического разрыва пласта (ГРП) после остановки закачки жидкости гидроразрыва и учитывающая потери на трение в призабойной зоне скважины вследствие искривления траектории трещины и наличия перфорационных отверстий. Получены аналитические решения для давления в трещине ГРП после остановки закачки жидкости гидроразрыва при монотонном и колебательном режимах течения в трещине, а также аналитические выражения для падения давления в призабойной зоне скважины. Выполнено параметрическое исследование полученных решений.

Архипов В.А., Усанина А.С., Басалаев С.А., Каличкина Л.Е., Мальков В.С. «Динамика всплытия кластера пузырьков в присутствии поверхностно-активного вещества» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 104-112 (2020)

Представлены результаты экспериментального исследования процесса всплытия компактного кластера монодисперсных пузырьков воздуха в жидкости, содержащей поверхностно-активное вещество, при числах Рейнольдса Re=0.001–1. Для исследования эффекта ПАВ на движение кластера пузырьков разработана экспериментальная установка. Исследовано влияние размера пузырьков, концентрации кластера пузырьков и концентрации поверхностноактивного вещества в жидкости на динамику всплытия группы пузырьков. Получены эмпирические зависимости для коэффициента сопротивления кластера пузырьков, всплывающего в присутствии и в отсутствие поверхностно-активного вещества.

Сяогэ Лу, Шихэ И, Линь Хэ, Сяолинь Лю, Хайбо Ню «Экспериментальное исследование перехода в гиперзвуковом пограничном слое на пластине при угле скольжения 45°» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 113-123 (2020)

Экспериментальное исследование процесса перехода в пограничном слое на плоской пластине при угле скольжения 45° и числе Маха набегающего потока 6.0 выполнено в гиперзвуковой малошумной аэродинамической трубе. Мгновенные тонкие структуры течения в пограничном слое в продольном и поперечном направлениях исследованы методом рассеяния на наночастицах лазерным ножом (Nano-tracer Planar Laser Scattering, NPLS). Изучены пространственно-временные характеристики перехода пограничного слоя из ламинарного в турбулентный. Обнаружено, что при угле скольжения 45° и единичном числе Рейнольдса 1.67·10⁷ м^–1 плоскость перехода параллельна передней кромке пластины. Расстояние от начала турбулентной зоны до передней кромки пластины равно 18.9R. Полоса ламинарного течения расположена под углом 9° к плоскости основного течения. При помощи метода термочувствительных красок (Temperature-Sensitive Paints, TSP) получено распределение градиента температуры по поверхности скользящей пластины; при этом регулярная картина перехода в пограничном слое, полученная по распределению градиентов температуры, находится в соответствии с когерентными структурами, полученными методом NPLS.

Ли Тао, У Ядун, Оуян Хуа «Расчет характеристик трансзвукового осевого компрессора усовершенствованным методом искривленных линий тока» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 124-135 (2020)

Представлен усовершенствованный метод искривленных линий тока для исследования течения и расчета характеристик трансзвукового осевого компрессора. Обсуждаются предыдущие модели для исследования влияния углов падения и отклонения потока и потерь полного давления. Многие полуэмпирические соотношения и аппроксимации основаны на экспериментах с двумерными решетками, что неизбежно приводит к различию между результатами расчетов и данными экспериментов, выполненных в реальных условиях, особенно в торцевых областях. Метод, используемый в настоящей работе, учитывает влияние торцов, определяемое как аэродинамическими, так и геометрическими параметрами, что приводит к более правильному расчету отклонения потока. Метод опробован на двух трансзвуковых осевых компрессорах, а именно, одноступенчатом компрессоре NASA Stage37 и двухступенчатом вентиляторе TP1493. Представлены характеристические кривые и распределения аэродинамических параметров в поперечном направлении при работе в расчетном и нерасчетном режимах. Полученные результаты находятся в удовлетворительном согласовании с экспериментальными данными. Предлагаемый прямоточный метод представляется надежным и удобным инструментом аэродинамического расчета и анализа трансзвуковых осевых компрессоров на стадии проектирования.

Сохайл М.У., Хамдани Х.Р., Первез Х. «Численный анализ влияния радиального зазора между лопатками и корпусом на характеристики трансзвукового осевого компрессора» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 136-150 (2020)

Работа посвящена постоянному совершенствованию газотурбинных двигателей, нацеленному на увеличение отношения тяги двигателя к весу, что приводит к экстремально нагруженным ступеням компрессора. Устойчивость сильно нагруженных компрессоров связана с низкоэнергетическим течением при утечке газа через зазор между краями лопаток и корпусом, в результате чего происходит запирание потока и возникают термодинамические потери. Это приводит к нарастанию неблагоприятных эффектов в трансзвуковых компрессорах с осевым потоком из-за взаимодействия между ударной волной и течением при утечке через радиальный зазор между лопатками и корпусом. Цель настоящей работы состоит в детальном исследовании поля течения в области течения через радиальный зазор между лопатками и корпусом и его сильного воздействия на аэродинамические характеристики и диапазон устойчивости, а также запас устойчивости современных трансзвуковых компрессоров малого удлинения с осевым потоком при использовании математического и численного моделирования с помощью пакета ANSYS CFX. Детали поля течения в роторе компрессора были численно промоделированы и исследованы при нулевом радиальном зазоре, а также больше и меньше расчетного радиального зазора с целью получения характеристик компрессора при соответствующем радиальном зазоре. Разработана математическая модель, нацеленная на предсказание поведения ротора компрессора при условиях запирании потока, максимальной эффективности работы компрессора, и вблизи точки срыва потока (помпажа) и соответствующего падения массового расхода при разных радиальных зазорах между лопатками и корпусом. Кроме того, результаты, полученные при помощи математической модели, сравниваются с результатами компьютерного моделирования. Оценена разница между предсказаниями математической модели и результатами численного решения и сделаны соответствующие выводы.