Яковлев А.Ю., Тхант Зин «Расчетно-эмпирический метод оценки сопротивления гидродинамических профилей в широком диапазоне чисел Рейнольдса» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 2, с. 21-25 (2019)

Изменение сопротивления тел с ростом числа Рейнольдса и связанная с этим задача определения масштабного эффекта являются одним из актуальных направлений исследований. Для быстрой и точной оценки сопротивления гидродинамических профилей в широком диапазоне чисел Рейнольдса разработан расчетно-эмпирический метод. Метод основан на расчете обтекания профиля невязкой жидкостью с помощью BEM метода и оценки интегральных характеристик пограничного слоя на профиле. Такой подход позволяет оперативно оценивать характеристики профиля в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Точность расчетного метода обеспечивается за счет введения эмпирических зависимостей, полученных на основе обработки экспериментальных данных. Хорошее согласование расчетных оценок с экспериментальными данными подтверждено сопоставлением с результатами многочисленных измерений для различных видов профилей. Созданный метод может быть использован для у

Шарфарец Б.П., Легуша Ф.Ф. «О диссипации энергии в электроосмотическом процессе, протекающем при работе электроакустического преобразователя нового типа» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 2, с. 143-148 (2019)

Изучены вопросы баланса энергии в стационарном электроосмотическом процессе в цилиндрическом капилляре, заполненном жидкостью, к которой с помощью электродов приложена разность потенциалов. Рассматривается диссипация энергии за счет вязкого трения и выделения Джоулева тепла. В случае вязкого трения рассчитывается диссипативная функция для случая стационарного электроосмотического течения несжимаемой жидкости. Объемный интеграл от диссипативной функции равен половине энергии механических потерь в единицу времени во всем объеме капилляра. Затем рассматривается диссипация энергии, вызванная выделением Джоулева тепла за счет протекания тока под воздействием приложенной разности потенциалов. При этом для соблюдения баланса энергии необходимо учитывать явление перенапряжения на электродах. Получено выражение для суммарной мощности потерь в объеме капилляра, вызванных выделением Джоулева тепла. В обоих случаях удается получить упрощенные асимптотические выражения, зависящие от безразмерного параметра: отношения радиуса капилляра к длине Дебая. Численно показано, что асимптотика начинает действовать при значении параметра, большем четырех. Для реальных капилляров это справедливо, так как длина Дебая в двойном электрическом слое составляет единицы нанометров. Полученная асимптотика сводит выражения для потерь, состоящие из сложных функций к простым алгебраическим выражениям, куда входят все параметры физического процесса. Анализ потерь показывает, что суммарная мощность потерь пропорциональна длине капилляра, квадрату амплитуды вектора электрической напряженности, отношению радиуса капилляра к длине Дебая. Кроме того, величина суммарной мощности потерь линейно зависит от динамической вязкости рабочей жидкости, электрокинетического потенциала двойного электрического слоя на границе раздела фаз в капилляре, подвижности ионов и их концентрации в жидкости, заряда ионов, а также диэлектрической проницаемости жидкости. Полученные выражения очень компактны, что позволяют легко анализировать влияние каждого параметра задачи на происходящие электрокинетические процессы и, следовательно, оптимизировать конструкцию электроакустического преобразователя.

Сорокин С.В., Терентьев А.В. «О применении условий биортогональности в задачах гидроупругости тонких пластин» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 2, с. 188-192 (2019)

Классическая задача распространения волн в тонкой упругой пластине, нагруженной слоем сжимаемой жидкости, пересмотрена в аспекте недавних достижений в применении условий биортогональности для анализа мультимодальных волноводов. Применён метод конечных произведений для того, чтобы решить трансцендентное дисперсионное уравнение. Использованы корни дисперсионного уравнения (волновые числа) для того, чтобы получить условие взаимности для любой пары свободных волн. Вследствие симметрии волновода, модальные коэффициенты объединены в две группы: чётные и нечётные по волновым числам. Затем условие взаимности обычным образом разделено на два условия биортогональности. Структура этих условий определяет набор граничных условий, которые исключают модальное взаимодействие/конверсию на границах. Для этих граничных условий спектр собственных частот доступен непосредственно из дисперсионного уравнения. Проведён параметрический анализ данных спектров.

Ермолаев Э.В., Махов В.И. «Исследование колебаний пьезокерамического стержня с накладкой круглой и квадратной формы» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 2, с. 206-209 (2019)

Стержневые электроакустические преобразователи широко применяются в гидроакустических системах различного назначения благодаря высокому КПД, односторонней направленности излучения (приёма), возможности рациональной компоновки в антенне. Для расчёта стержневых механических колебательных систем применяются инженерные формулы, полученные в основном для одномерного приближения, учитывающего характерный размер стержня, то есть его длину. Применение тонкой металлической накладки, жёстко скрепляемой с торцом пьезокерамического стержня, увеличивает эффективность излучения (приёма) звуковой волны, но возникает возможность изгиба накладки, что приведёт к снижению эффективности. В работе с использованием трёхмерного конечно-элементного моделирования (МКЭ) анализируются колебания пьезокерамического стержня с накладками круглой и квадратной формы. Моделирование МКЭ двухсекционного стержня позволяет более полно представить сложный характер колебаний, сочетающий продольную и радиальную форму колебаний стержня, изгиб накладки. Это возможно благодаря визуализации амплитуд смещений участков колебательной системы. В результате моделирования показано, что при одинаковой толщине круглая плоская накладка не имеет изгиба, квадратная – имеет (при диаметре равном длине стороны квадрата). Ключевые слова: гидроакустический преобразователь, пьезокерамический стержень, изгиб

Хитрых Д.П., Маламанов С.Ю., Павловский В.А. «К вопросу построения имитационной модели водяной системы пожаротушения судна» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 2, с. 210-215 (2019)

Представлены результаты численных расчетов гидравлических и кавитационных характеристик шарового крана, выполненных с целью построения ROM-модели арматуры для последующего использования ROM-модели в виде FMU-блока в глобальной системной модели водяной пожарной системы судна. Проведено исследование возможности двустороннего сопряжения (co-simulation) системного теплогидравлического кода Flownex c газодинамическим решателем ANSYS CFX. Для расчета кавитации применялась стандартная модель Zwart et al. Использовалась вихреразрешающая модель турбулентности SBES c подсеточной моделью WALE. Для оценки акустических характеристик арматуры использовался интегральный метод Фокса Вильямса–Хокингса. Спектры пульсаций давления в дальнем акустическом поле вычислялись на основе быстрого преобразования Фурье. Разработанный метод генерации ROM-моделей элементов гидравлических сетей на базе многофакторных численных расчетов в ANSYS.

Хитрых Д.П., Маламанов С.Ю., Павловский В.А. «Численное исследование кавитации и кавитационного шума в трубопроводе с дроссельной шайбой» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 2, с. 216-223 (2019)

Представлены результаты численного моделирования кавитации и кавитационного шума в трубопроводе с дроссельной шайбой. Исследование влияния кавитации на акустические колебания и резонансные явления позволяют лучше понять механизм генерации шума, который сопровождает кавитационные течения в дроссельных каналах. Для расчета кавитационного шума применялся интегральный метод Фокса Вильямса–Хокингса. Спектры пульсаций давления в дальнем акустическом поле вычислялись на основе быстрого преобразования Фурье. Для получения информации о нестационарных характеристиках потока при моделировании на основе SAS-SST модели турбулентности и для расчета шума набиралась статистика, временная протяженность которой составляла 0.15 сек. LES расчеты кавитационного течения в канале с дросселем были выполнены на основе решения двухмерных уравнений с учетом осевой симметрии. Результаты численных расчетов, выполненных с помощью LES/FWH и SAS/FWH методов, сравниваются с доступными экспериментальными данными.