Никулин В.В. «Массообмен между атмосферой турбулентного вихревого кольца и окружающей средой» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 33-40 (2021)

Методом теневой визуализации исследован массообмен между атмосферой турбулентного вихревого кольца и окружающей жидкостью на начальной стадии движения. Для этого создаются вихревые кольца, жидкость в которых имеет другую плотность, чем в окружающей среде. Эксперименты выполнены при различных значениях разностей плотностей, скоростях и размерах вихря. Определяются характерные временной и пространственный масштабы массообмена. Делается вывод, что основным механизмом массообмена является турбулентная диффузия. Используя характерное время обмена, дается оценка коэффициента турбулентной диффузии в атмосфере вихревого кольца.

Тукмаков Д.А., Тукмакова Н.А. «Двухмерная нестационарная численная модель динамики газовзвеси в трубе» Одиннадцатая Всероссийская конференция «Необратимые процессы в науке и технике», 26–29 января 2021 г. Т. 1, с. 153-156 (2021)

Головнин О.К., Прохоров С.А., Столбова А.А. «Исследование фундаментальных макроскопических характеристик транспортных потоков средствами вейвлет-анализа аудиосигналов» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 6, № 4, с. 35-39 (2020)

Предлагается подход к исследованию характеристик транспортных потоков средствами вейвлет-анализа аудиосигналов, позволяющий строить фундаментальные макроскопические модели транспортных потоков с возможностью разделения по типам транспортных средств.

Александров А.В., Дородницын Л.В., Дубень А.П., Колюхин Д.Р. «Генерация анизотропных турбулентных полей скорости на основе рандомизированного спектрального метода» Математическое моделирование, 33, № 7, с. 35-46 (2021)

Предлагается методика генерации синтетических полей турбулентных пульсаций скорости, основанная на рандомизированном спектральном методе. Генерируемые поля обладают нулевой дивергенцией и заданными свойствами анизотропии и пространственной неоднородности. Расчет канонической задачи о развитом турбулентном течении в канале, использующий сгенерированные турбулентные поля, демонстрирует хорошее совпадение результатов с данными прямого численного моделирования.

Белоглазкин А.Н., Шкадов В.Я. «Нелинейные волны в пленочных течениях вязких жидкостей при произвольных числах Капицы» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 100-113 (2021)

Обсуждаются методы и результаты математического моделирования нелинейных волн, возбуждаемых гидродинамической неустойчивостью, в движущихся капиллярных пленках вязкой жидкости. Рассмотрены две модельные системы дифференциальных уравнений для локальных значений толщины слоя h и расхода жидкости q. Широкое распространение в мировой литературе по гидродинамике пленок имеет однопараметрическая (h–q) модель Капицы-Шкадова, обеспечивающая эффективное моделирование пленочных течений жидкостей малой вязкости. Двухпараметрическая (h–q)₁модель расширяет возможности для прямого расчета нелинейных волн в пленках жидкостей повышенной вязкости. Дается последовательность систем модельных уравнений, обсуждаются сценарии неустойчивости и бифуркаций, приводятся результаты расчетов волновых структур и сопоставления их с экспериментальными данными.

Гледзер А.Е., Гледзер Е.Б., Хапаев А.А., Чхетиани О.Г. «Многорежимность в тонких слоях жидкости во вращающихся кольцевых каналах» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 138-150 (2021)

Экспериментально и численно изучается возможность существования различающихся режимов баротропной циркуляции в замкнутых кольцевых каналах при одинаковых внешних параметрах, задающих динамику течений. Переходы между режимами осуществляются изменением величины основного параметра (например, величины тока, задающего силу Ампера при МГД-генерации поля скорости), определяющего энергию поля скорости, с последующим восстановлением прежнего значения параметра. В зависимости от периода вращения канала или конфигураций расположения магнитов при МГД-генерации или источников стоков в численных экспериментах возможны следующие результаты. 1. Начальный и конечный режимы отличаются количественно по числу образовавшихся циклонических или антициклонических вихрей. 2. Число вихревых образований не меняется, однако отличается их пространственная локализация, например, угловые координаты центров. 3. После изменения и восстановления значения определяющего параметра течение возвращается к режиму, практически не отличающемуся от исходного. Приведены картины течений и соответствующие диаграммы для лабораторных экспериментов и численных расчетов по уравнениям мелкой воды.

Переслегин С.В., Левченко Д.Г., Карпов И.О. «Вибрационная волна на поверхности воды: параметрическое возбуждение и радиолокационное наблюдение» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 14, № 2, с. 39-53 (2021)

Задача о возбуждении волн на поверхности воды от неподвижного осциллирующего подводного источника рассматривается в связи с проблемой дистанционного обнаружения таких источников. Показано, что затухание импульса низкочастотного источника с глубиной может в значительной степени компенсироваться усилением параметрически возбуждаемой поверхностной волны гравитационно-капиллярного (ГК) диапазона, причём ширина области возбуждения возрастает при увеличении амплитуды вибрационной мембраны. Согласно имеющейся модели, учёт вязкости приводит к оценке порога возбуждения порядка ξ₀∼10^–2 см по амплитуде поверхностной (возбуждающей) волны, и этот порог максимален в центре ГК области, при длине возбуждаемой ГК волны λ₀=1.74 см. Сама же область возбуждения перемещается по спектру в соответствии с частотой вибратора, и наиболее эффективен случай удвоенной частоты вибратора по отношению к частоте возбуждаемой волны F₀=13.5 Гц. Полученные модельные результаты важны для задач, связанных с радиолокацией морской поверхности. Для их проверки создана лабораторная экспериментальная установка и проведены измерения рассеяния электромагнитных волн сантиметрового диапазона от области кольцевых бегущих волн, возбуждаемых вокруг пятна над вибрирующей мембраной, где возникают стоячие волны («рябь Фарадея»). Осциллограммы и спектры на выходе фазового детектора радара, работающего в режиме диффузно-резонансного (брэгговского) рассеяния, были получены и сравнивались для двух типов вибраторов – приповерхностного и донного, и эти исследования будут продолжены. Продемонстрированы перспективы использования изучаемого эффекта для обнаружения источников низкочастотных волн сейсмического происхождения и их радиолокационного мониторинга.

Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Куцов М.В., Пересёлков С.А. «Интерференционная структура шумового поля движущегося источника в высокочастотном диапазоне» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 907-912 (2021)

Представлены результаты высокочастотного эксперимента по локализации движущегося шумового источника с использованием одиночного векторно-скалярного приемника. Использовалась частотно-временная обработка, согласованная с интерференционной картиной, формируемой источником. Восстановлены временные зависимости пеленга, скорости, удаленности и глубины. Дано теоретическое объяснение экспериментальным данным.

Суханов Д.Я., Кузовова А. «Применение модели взаимодействующих частиц с обращением времени для восстановления источников акустических волн» Вестник Воронежского государственного университета (ВГУ). Серия Физика. Математика, № 2, с. 17-31 (2021)

Предложен метод решения обратной задачи восстановления источников акустических волн, по измерениям поля на некоторой поверхности на основе метода динамики частиц. В работе рассматривается представления среды в виде множества частиц в кубической объемно-центрированной кристаллической решетке. Рассматривается только ближний порядок взаимодействия частиц. В рассматриваемой решетке каждая частица имеет 14 соседей. Рассматривается случай линейной зависимости силы притяжения частиц от расстояния, однако, без существенных изменений, возможно моделирование любой нелинейной зависимости. Данный подход позволяет рассматривать неоднородные среды с широкой вариацией плотности и скорости звука в рамках одной модели. В отличие от методов основанных на решении волнового уравнения, предлагаемая модель позволяет учитывать нелинейные эффекты и исследовать макроскопическую динамику объектов под действием акустических колебаний. Численно показана возможность визуализации двух сферических источников акустических волн в воде, несмотря на наличие поперечных волн в рассматриваемой модели твёрдого тела, их влияние пренебрежимо мало в рассматриваемом случае. Проведена экспериментальная проверка предложенного метода для визуализации ультразвуковых излучателей в воде и восстановления изображения колебаний звукоизлучающего объекта на частотах 30 кГц, 63 кГц, 80 кГц и 100 кГц. Ключевые слова: акустика, обращение времени, множество частиц, кубическая объемно-центрированная кристаллическая решетка, звукоизлучающий объект, сферический источник.