Dan Zhang, Akira Rinoshika, Yan Zheng, Zijuan Li, Ya Zhang «Турбулентные структуры при обтекании волнистого квадратного цилиндра. Моделирование методом крупных вихрей» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 101-117 (2022)

Структуры течения, образующиеся при обтекании волнистого квадратного цилиндра с длиной волны возмущения 5.6D, исследованы численно при помощи метода крупных вихрей (LES) при числе Рейнольдса 23500. Детально изучены силовые характеристики и картины течения в следе за волнистым цилиндром и выполнено их сравнение со случаем обтекания гладкого цилиндра с квадратным сечением. Под влиянием волнистости передней кромки тела имеет место снижение средней силы сопротивления и пульсаций подъемной силы на 27 и 98% соответственно. Трехмерность среднего течения приводит к возникновению интенсивного сдвигового течения между положениями узла и седла на поверхности тела и, как следствие, к образованию дополнительных вихревых пар в продольном и вертикальном направлениях. Эти вихревые структуры определяют трехмерность течения в следе за волнистым квадратным цилиндром. Мгновенные картины течения показывают, что разнесенная структура срыва вихрей Кармана исчезает и сменяется симметричным срывом вихрей в ближний след за волнистым цилиндром. Эта симметричная структура вихрей в ближнем следе играет свою роль в предотвращении взаимодействия между верхним и нижним сдвиговыми слоями. Частотно-временной анализ указывает на снижение доминирующей частоты срыва вихрей в случае волнистого цилиндра, что свидетельствует об относительно стационарном течении в следе. Причиной этому может быть изменение положения вихрей за волнистым цилиндром. В диапазоне высоких частот наблюдаются маленькие полоски, обусловленные усилением мелкомасштабных пульсаций волнистой передней кромкой. Полученные результаты показывают, что возмущение с длиной волны, соответствующей длине волны неустойчивости ламинарного течения с модой A, может быть положено за основу управления течением в турбулентном режиме.

Dan Zhang, Akira Rinoshika, Yan Zheng, Zijuan Li, Ya Zhang «Турбулентные структуры при обтекании волнистого квадратного цилиндра. Моделирование методом крупных вихрей» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 101-117 (2022)

Структуры течения, образующиеся при обтекании волнистого квадратного цилиндра с длиной волны возмущения 5.6D, исследованы численно при помощи метода крупных вихрей (LES) при числе Рейнольдса 23500. Детально изучены силовые характеристики и картины течения в следе за волнистым цилиндром и выполнено их сравнение со случаем обтекания гладкого цилиндра с квадратным сечением. Под влиянием волнистости передней кромки тела имеет место снижение средней силы сопротивления и пульсаций подъемной силы на 27 и 98% соответственно. Трехмерность среднего течения приводит к возникновению интенсивного сдвигового течения между положениями узла и седла на поверхности тела и, как следствие, к образованию дополнительных вихревых пар в продольном и вертикальном направлениях. Эти вихревые структуры определяют трехмерность течения в следе за волнистым квадратным цилиндром. Мгновенные картины течения показывают, что разнесенная структура срыва вихрей Кармана исчезает и сменяется симметричным срывом вихрей в ближний след за волнистым цилиндром. Эта симметричная структура вихрей в ближнем следе играет свою роль в предотвращении взаимодействия между верхним и нижним сдвиговыми слоями. Частотно-временной анализ указывает на снижение доминирующей частоты срыва вихрей в случае волнистого цилиндра, что свидетельствует об относительно стационарном течении в следе. Причиной этому может быть изменение положения вихрей за волнистым цилиндром. В диапазоне высоких частот наблюдаются маленькие полоски, обусловленные усилением мелкомасштабных пульсаций волнистой передней кромкой. Полученные результаты показывают, что возмущение с длиной волны, соответствующей длине волны неустойчивости ламинарного течения с модой A, может быть положено за основу управления течением в турбулентном режиме.

Chen Z.H., Yang J.Z., Feng D.B. «Research on dynamic characteristics of secondary suspension system for railway vehicle based on vibration absorption principle» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 373-379 (2019)

Устройство вторичной подвески является важным компонентом, обеспечивающим безопасную и бесперебойную работу железнодорожного транспорта. На основе теории квазинулевой жесткости, нового принципа снижения вибрации и теории динамики нескольких тел создана вертикальная модель системы железнодорожного транспортного средства с характеристиками квазинулевой жесткости для устройства вторичной подвески и уравнение вертикальной вибрации железнодорожного транспортного средства. На этой основе сравниваются характеристики виброизоляции вторичного подвесного устройства с системой квазинулевой жесткости и традиционной системой линейной жесткости. Результаты показывают, что квазинулевые характеристики жесткости вторичного подвесного устройства для тележек железнодорожного транспорта могут быть реализованы с помощью параллельных наклонных пружин с существующими вертикальными упругими элементами. По сравнению с традиционной системой линейной жесткости, вертикальная динамическая характеристика вторичной подвесной системы квазинулевой жесткости, очевидно, уменьшается во временной области, и эффект виброизоляции в низкочастотном диапазоне также превосходен.

Yasyukevich A.S. «Features of short-period variability of total electron content at high and middle latitudes» Солнечно-земная физика, 7, № 4, с. 71-78 (2021)

The study presents the results of comparative analysis of features of a short-period (with periods of internal gravity waves) variability of total electron content (TEC) in the ionosphere at middle (Novosibirsk) and high (Norilsk) latitudes over a long period of time (2003–2020). The period analyzed makes it possible to estimate not only diurnal and seasonal variations in the variability, but also its changes within the solar activity cycle. The level of TEC variability is shown to experience pronounced seasonal variations with maxima in winter months. The difference between the level of variability in winter and summer is about two times for Novosibirsk and up to seven times for Norilsk. The variability features a distinct diurnal variation; however, the diurnal dependence at the mid- and high-latitude stations differs significantly. At high latitudes, the level of variability in the winter period strictly depends on solar activity. For the mid-latitude station, there is no clear dependence of variability level on solar activity; in the years of solar maximum, on the contrary, a slight decrease in the variability is observed. In summer, the level of variability at both middle and high latitudes remains practically unchanged and does not depend on solar activity. The main features in the dynamics of variability are shown to be similar at stations located at other longitudes, except for the East American sector. The result obtained suggests that the short-period TEC variability at high latitudes is primarily related to changes in solar activity, but regular variations in the variability at midlatitudes are probably not associated with heliophysical activity. The observed increase in the level of short-period variability in the winter midlatitude ionosphere is assumed to be related to an increase in wave activity in the stratosphere.

Moskaleva A.V., Riazantseva M.O., Yermolaev Yu.I., Lodkina I.G. «Variations of flow direction in solar wind streams of different types» Солнечно-земная физика, 7, № 4, с. 10-17 (2021)

Studying the direction of the solar wind flow is a topical problem of space weather forecasting. As a rule, the quiet and uniform solar wind propagates radially, but significant changes in the solar wind flow direction can be observed, for example, in compression regions before the interplanetary coronal mass ejections (Sheath) and Corotating Interaction Regions (CIR) that precede high-speed streams from coronal holes. In this study, we perform a statistical analysis of the longitude (_f) and latitude (τ) flow direction angles and their variations on different time scales (30 s and 3600 s) in solar wind large-scale streams of different types, using WIND spacecraft data. We also examine the relationships of the value and standard deviations SD of the flow direction angles with various solar wind parameters, regardless of the solar wind type. We have established that maximum values of longitude and latitude angle modulus, as well as their variations, are observed for Sheath, CIR, and Rare, with the probability of large deviations from the radial direction (>5°) increasing. The dependence on the solar wind type is shown to decrease with scale. We have also found that the probability of large values of SD(τ) and SD(_f) increases with increasing proton temperature (Tp) in the range 5–10 eV and with increasing proton velocity (Vp) in the range 400–500 km/s.

Yotov V.V., Remedia M., Aglietti G.S. «Decomposition based stochastic FEM for spacecraft vibroacoustic simulations» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 277-284 (2019)

Представлен стохастический метод конечных элементов. Концепция основана на наборе строгих необходимых и достаточных требований для неотрицательной определенности эрмитовых матриц с разбиением на блоки 2×2, выраженных через составляющие их подматрицы. Предложены дальнейшие математические конструкции, позволяющие надежное и эффективное построение и выборку случайных матриц массы и жесткости. Метод позволяет контролировать неопределенность на уровне подсистем в задачах динамического подструктурирования. Различные уровни случайности могут быть применены к недиагональным разбиениям матриц компонентов без вмешательства в оставшиеся блоки или ключевые математические свойства глобальной матрицы. Разреженная структура «номинальной» детерминированной матрицы сохраняется. Метод подтвержден испытательным примером космического корабля в сценарии виброакустической нагрузки. Очень хорошие результаты демонстрируются при прямом параметрическом моделировании по методу Монте-Карло, а время вычислений сокращается почти на 3 порядка.