Чувахов П.В., Егоров И.В. «Численное моделирование эволюции возмущений в сверхзвуковом пограничном слое над углом разрежения» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 49-60 (2021)

В рамках уравнений Навье–Стокса расчетным путем исследованы линейная и нелинейная стадии развития возмущений в сверхзвуковом пограничном слое над углом разрежения 10°, число Маха 3. Анализируется влияние внезапного расширения потока на эволюцию возмущений. Обсуждается эффект стабилизации течения, наблюдаемый в аэродинамическом эксперименте.

Голубкин В.Н. «Особенности поля течения около наветренной поверхности треугольного крыла малого удлинения в гиперзвуковом потоке» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 103-121 (2021)

Рассмотрено существенно неоднородное течение газа около нижней поверхности плоского треугольного крыла, находящегося под углом атаки в гиперзвуковом потоке. В аналитическом решении задачи асимптотическим методом тонкого ударного слоя исследован наиболее общий случай узкого крыла, с головным скачком уплотнения, присоединенным к передней кромке или отошедшим от нее. В решении с присоединенным скачком выявлены перпендикулярные крылу "особые сечения" с изломами поверхностей тока под действием сосредоточенных сил, оценен их вклад в аэродинамические характеристики. При обтекании с отсоединенным скачком особенность решения связана с образованием на поверхности крыла тонкого энтропийного слоя, в котором течение формируется под влиянием бокового градиента давления. Построены примеры универсальных решений, пригодных для сквозного описания "внешнего" потока в основной части ударного слоя и "внутреннего" течения в энтропийном слое.

Бычков О.П., Фараносов Г.А. «О связи пульсаций скорости и давления на оси и в ближнем поле турбулентной струи» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 41-51 (2021)

Исследуется взаимная связь пульсаций давления и скорости в ближнем поле турбулентной дозвуковой струи и на ее оси. В работе проанализированы данные измерений пульсаций скорости на оси струи и пульсаций давления в ближнем поле вне струи. Показано, что спектральные характеристики пульсаций скорости на оси могут быть пересчитаны в спектры осесимметричной моды пульсаций давления вне струи. Для пересчета используются собственные функции пульсаций давления, полученные при решении задачи устойчивости цилиндрического слоя смешения конечной толщины в локально-параллельном приближении.

Пахов В.В., Михайлов С.А. «Оценка поля турбулентностей аэродинамической трубы малых дозвуковых скоростей общего назначения с открытой рабочей частью с установленной камерой для аэроакустических измерений» Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева, 76, № 3, с. 27 (2020)

Рассматриваются характеристики поля турбулентностей аэродинамической трубы малых дозвуковых скоростей общего назначения с установленной акустической камерой. Показаны результаты измерения турбулентности потока в двух разных сечениях в рабочей части. Сделан вывод о пригодности аэродинамической трубы с установленной акустической камерой для исследований аэродинамических характеристик объектов. Ключевые слова: аэродинамическая труба, акустическая камера, скорость потока, турбулентность потока.

Шестакова Е.А., Иевлев В.О., Янбаев Р.М., Курылев Д.В. «Синтез слабонагруженной обшивки летательных аппаратов» Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева, 76, № 4, с. 11 (2020)

Впервые применен метод 3D-выращивания стрингеров напрямую из алюминиевых сплавов на поверхности обшивки летательного аппарата. Экспериментально подтверждена эффективность метода механической обработки посредством парных дисковых фрез стрингеров обшивки, синтезированных 3D-выращиванием. Ключевые слова: тонкостенные детали, алюминиевый сплав, послойная 3D-печать, обшивка летательных аппаратов, фрезерование, силы резания, колебания стенки.

Ладонкина М.Е., Неклюдова О.А., Тишкин В.Ф. «Гибридный численный поток для решения задач сверхзвукового обтекания твердых тел» Математическое моделирование, 33, № 5, с. 47-56 (2021)

Численное моделирование сверхзвукового обтекания твердых тел является сложной задачей из-за возможности возникновения нефизичных неустойчивостей, которые могут повлиять на решение. В настоящей работе предлагается новый гибридный численный поток для вычисления потоков Эйлеровой части системы уравнений Навье–Стокса, который позволяет избежать возникновения неустойчивости и сохраняет высокую точность на ударных волнах и пограничных слоях. Данный поток представляет собой комбинацию между численным потоком Годунова и численным потоком Русанова–Лакса–Фридрихса. Проведено численное моделирование сверхзвукового обтекания крылатой ракеты Tomahawk.

Исаев С.А., Мяу Дж.Дж., Никущенко Д.В., Судаков А.Г., Усачов А.Е. «Моделирование влияния сдвига ветра на снижение лобового сопротивления энергоэффективного высотного сооружения с использованием дросселирующего эффекта» Математическое моделирование, 33, № 7, с. 5-17 (2021)

Оригинальные многоблочные вычислительные технологии, базирующиеся на использовании разномасштабных пересекающихся сеток и реализованные в пакете VP2/3, применены для численного моделирования влияния сдвига ветра на двумерное турбулентное обтекание энергоэффективного высотного сооружения. Сооружение представляет собой круговой цилиндр в дырчатом кожухе. Дросселирующий эффект, связанный с перепусканием воздуха из зоны торможения перед телом в область ближнего следа за ним, стабилизирует обтекание тела и уменьшает его лобовое сопротивление. Сдвиг ветра имитируется вихревой дорожкой за размещенным перед телом поперечным малогабаритным цилиндром квадратного сечения. В качестве теста рассматривается эксперимент Игараши о взаимодействии вихревой дорожки за цилиндром малого диаметра с поперечной пластиной в равномерном потоке воздуха.

Мануйлович С.В. «Устойчивость и восприимчивость течения в пограничном слое на стреловидном крыле, управляемого периодической последовательностью плазменных актуаторов» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 34-48 (2021)

Смоделирован процесс управления течением в пограничном слое на скользящем крыле с помощью периодической по размаху последовательности плазменных актуаторов, установленных под углом к передней кромке. Исследован стабилизирующий эффект воздействия в зависимости от угла наклона актуаторов. Расчет колебательной компоненты управляемого течения произведен в линейном приближении по малому параметру – обратному числу Рейнольдса. Обнаружена возможность резонансного отклика течения на колебательную составляющую воздействия при направлениях актуаторов, близких к направлению линии тока внешнего течения.

Карлович Т.Б., Сухоцкий А.Б., Данильчик Е.С. «Конвективная неустойчивость воздушных потоков в вытяжной шахте над четырехрядным оребренным пучком» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук), 57, № 2, с. 242-254 (2021)

Рассмотрены разнонаправленные квазипериодические воздушные течения в вытяжной шахте над четырехрядным горизонтальным пучком, состоящим из биметаллических ребристых труб, которые служат для отвода теплоты в теплообменных аппаратах. Проведено моделирование движения воздуха на основе уравнений для термогравитационной конвекции, включающей тепловую и гидродинамическую задачи для свободно-конвективного течения вязкой жидкости в приближении Буссинеска. Предложена интерпретация квазипериодических воздушных течений в шахте на основе конвекции Рэлея–Бенара, в результате которой в жидкости или газе формируются правильные структуры, называемые ячейками Рэлея–Бенара. Ячейки Рэлея–Бенара появляются при переходе из устойчивого состояния системы в неустойчивое в результате действия возмущений скорости и температуры. Рассмотрены возможные двумерные (конвективные валы) и трехмерные (прямоугольные ячейки) структуры, формирующиеся в шахте для различных подведенных электрических мощностей к пучку оребренных труб. Для оценки числа возникающих структур рассчитаны критические числа Рэлея, характеризующие критические градиенты температур и критические движения в системе. Для двух экспериментов проведено сравнение экспериментальных чисел Рэлея с их критическими значениями. Также обсуждаются отличия условий проведения эксперимента от используемых в расчетах идеальных граничных условий и частичном разрушении квазипериодических структур вследствие этого.

Широков И.А. «Алгоритм построения сетки на основе TetGen для моделирования внешнего обтекания осесимметричной модели» Математическое моделирование, 33, № 5, с. 91-106 (2021)

Описан оригинальный алгоритм построения расчетной сетки для моделирования внешнего газодинамического обтекания осесимметричной модели с использованием сеточного генератора TetGen. Алгоритм позволяет строить неструктурированные тетраэдральные сетки в пространстве вокруг модели таким образом, что ячейки вблизи поверхности имеют форму, близкую к правильным тетраэдрам. На таких сетках аппроксимация макроскопических уравнений осуществляется точнее, чем на сетках, содержащих тетраэдральные ячейки с малыми углами. Повышенная точность аппроксимации в области пограничного слоя может быть важным фактором изучения явлений отрыва потока и ламинарно-турбулентного перехода. Для построения такой пространственной сетки на начальном этапе строится сетка на поверхности модели, ячейки которой имеют форму, близкую к квадратам. На втором этапе на основе поверхностной сетки генератор TetGen строит пространственную тетраэдральную сетку, используя триангуляцию Делоне, при этом вводятся дополнительные точки вблизи поверхности модели, позволяющие получить тетраэдральные ячейки достаточно правильной формы в области пограничного слоя. Предлагаемый алгоритм достаточно универсален и может применяться для моделей произвольной осесимметричной формы, профиль которой задан в виде массива значений радиуса в зависимости от поперечного сечения. Пространственная сетка позволяет проводить моделирование внешнего обтекания для ненулевых углов атаки. Приведен пример расчета дозвукового обтекания модели на основе квазигазодинамического алгоритма, демонстрирующий возникновение вихревого участка в хвостовой части. Такой участок показывает возможность изучения нестационарных течений.

Солнышкина О.А., Батыршин Э.С., Питюк Ю.А. «Исследование гидродинамических потоков в микромоделях сред с двойной пористостью» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 9-18 (2021)

Предложены подходы для экспериментального и численного изучения особенностей течения жидкости в средах с двойной пористостью, основанные на использовании микромоделей пористых сред и технологий микрогидродинамики. Для экспериментального изучения течения жидкости в модельных средах использованы методы оптической микроскопии и трассерной визуализации потоков. Численный подход основан на трехмерном методе граничных элементов, ускоренном быстрым методом мультиполей на гетерогенных вычислительных архитектурах. Изучено влияние структурных параметров микромоделей на распределение потока между областями с различной пористостью. Рассмотрено изменение продольной и поперечной компонент скорости в малых и больших поровых каналах при варьировании их геометрических параметров и объемного расхода.