Гестрин С.Г., Старавойтова Е.В. «Ветровая неустойчивость гравитационных волн на поверхности жидкости в ограниченном бассейне» Известия вузов. Физика, 65, № 8, с. 124-130 (2022)

Изучено резонансное взаимодействие гравитационных волн на поверхности жидкости со сдвиговым аэродинамическим течением, приводящее к развитию ветровой неустойчивости. Найдены условия их усиления и непропускания. Определен спектр комплексных частот гравитационных колебаний жидкости, находящейся в ограниченном бассейне. Получены оценки основных параметров ветровой неустойчивости.

Гувернюк С.В., Дынников Я.А., Дынникова Г.Я., Малахова Т.В. «Гидродинамические механизмы влияния упругой связи на пропульсивную силу крылового профиля при полудетерминированных колебаниях в потоке вязкой жидкости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 3-12 (2022)

Представлены результаты исследования колебаний профиля на упругом шарнире, совершающем поперечные синусоидальные колебания в набегающем потоке вязкой несжимаемой жидкости. Движение шарнира задано, а угловые колебания профиля происходят под действием гидродинамических и упругих сил. Задача взаимодействия тела и жидкости решается в полной сопряженной постановке. Жидкость описывается уравнениями Навье–Стокса, численное решение которых строится бессточным методом вязких вихревых доменов. Моделирование связанного движения сплошной среды и твердого тела достигается путем решения единой линейной системы уравнений, неизвестными величинами в которой являются потоки завихренности с поверхности тела и скорость вращательного движения тела. В результате все неизвестные величины на каждом шаге по времени вычисляются одновременно, минуя традиционную процедуру расщепления шага на гидродинамическую и динамическую части с последующими итерациями. Объяснены механизмы возникновения тяги при таком движении профиля и роль в этом процессе силы присоединенных масс.

Колесников А.Ф., Кузнецов Н.Т., Муравьева Т.И., Нагорнов И.А., Сахаров В.И., Севастьянов В.Г., Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Чаплыгин А.В., Щербакова О.О. «Исследование теплообмена керамики на основе HfB₂–SiC в недорасширенных струях диссоциированного азота и анализ поверхности» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 96-107 (2022)

На индукционном ВЧ-плазмотроне ВГУ-4 (ИПМех РАН) проведены эксперименты по теплообмену в недорасширенных сверхзвуковых струях высокоэнтальпийного азота с образцами керамики на основе HfB₂–SiC. Для условий экспериментов в сверхзвуковых режимах численным методом в рамках уравнений Навье–Стокса и упрощенных уравнений Максвелла выполнено моделирование течений плазмы азота в разрядном канале плазмотрона и обтекания недорасширенными струями диссоциированного азота цилиндрической державки с образцом керамики. Из сопоставления экспериментальных и расчетных данных определен возможный диапазон значений эффективного коэффициента гетерогенной рекомбинации атомов азота на поверхности керамики (при температуре 2000°C в зависимости от ее интегральной излучательной способности). Изучены микроструктура, элементный и фазовый составы поверхности образца керамики состава HfB₂–SiC, а также модифицированного двумя объемными процентами графена образца керамики HfB₂–SiC–G после воздействия на них сверхзвукового потока частично диссоциированного азота.

Володин В.В., Голуб В.В., Ельянов А.Е. «Влияние акустических колебаний на скорость ячеистого водородно-воздушного пламени в горизонтальном канале» Письма в Журнал технической физики, 48, № 9, с. 41-43 (2022)

Представлены результаты экспериментального исследования влияния акустического воздействия с частотой 250–7000 Гц и интенсивностью 105 дБ на динамику ускорения водородно-воздушного пламени в открытом канале. Из теневых фотографий получены зависимости положения фронта пламени и размеры ячеек при различных частотах акустических колебаний. Обнаружены значения частоты колебаний, при которых средняя скорость пламени повышается до 3 раз. Акустическое воздействие с частотой 250 Гц приводит к незначительному снижению скорости пламени. Ключевые слова: водород, горение в канале, акустическое воздействие, ячеистое пламя.

Крайко А.Н., Шаповалов В.А. «Плоские и осесимметричные тела, обтекаемые с наибольшими "критическими" числами Маха» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 86-95 (2022)

Строятся двумерные (плоские и осесимметричные) тела, которые при ряде дополнительных ограничений обтекаются идеальным (невязким и нетеплопроводным) газом с наибольшими "критическими" числами Маха М*. Если число Маха набегающего потока M₀0=M* равенство M=1 выполняется хотя бы в одной точке потока, а при M₀>M* появляются сверхзвуковые зоны, в общем случае с образованием ударных волн и волновым сопротивлением, растущим с ростом M₀. Как известно, максимальные M* реализуют двумерные конфигурации, при обтекании которых потоком с M₀=M* часть их контуров – отрезки звуковых линий тока. Тривиальными примерами таких конфигураций служат не возмущающие течение пластина под нулевым углом атаки и отрезок прямой ("осесимметричная игла") в равномерном потоке с M≈M₀!=M*≈1. Отнесенная к квадрату фиксированной хорды площадь их продольного сечения S=0. Если в дополнение к длине хорды задать площадь S>0, то критические контуры таких тел составят передний и задний торцы и соединяющие их без изломов верхняя и симметричная нижняя звуковые линии тока. При S→0 высота торцов стремится к нулю, M₀ и M* стремятся к единице и получаются тривиальные решения. Чтобы при S>0 избавиться от практически неизбежных отрывов за телами, построенными в предположении безотрывного обтекания, вводится ограничение на величину угла наклона контуров их кормовых частей. В результате вместо задних торцов появляются наклонные прямолинейные отрезки, и плоская критическая конфигурация становится симметричным профилем крыла. При принципиальной простоте структуры двумерных критических конфигураций известные методы их построения весьма сложны. Численные "инструменты", примененные в данном исследовании, оказались более простыми. В их основе лежат генетический алгоритм "прямой" оптимизации с представлением искомых отрезков звуковых линий тока кривыми Бернштейна–Безье и процедура установления с интегрированием уравнений течения идеального газа модифицированной схемой Годунова повышенного (на гладких решениях) порядка аппроксимации. Ранее эти инструменты развивались и применялись авторами и их коллегами при построении широкого круга оптимальных аэродинамических форм.

Vineeth V.K., Patel D.K. «Сравнительный анализ характеристик вихревого следа за машущим крылом, совершающим колебания различного типа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 108-133 (2022)

Выполнено сравнение характеристик следа за специально спроектированным крыловым профилем, совершающим угловые, вертикальные и смешанные (вертикально-угловые) колебания. Влияние параметров махового движения исследовано при постоянном числе Рейнольдса Re_c=2640 в диапазоне чисел Струхаля St_A, вычисленных по амплитуде, 0.1≤St_A≤0.4. Возникновение завихренности над и под профилем зависит от первоначального направления движения профиля и остается одним и тем же для всех типов рассмотренных машущих колебаний. Рассмотрена эволюция вихрей на передней и задней кромках. Вертикальные колебания профиля сильнее влияют на характеристики вихря на передней кромке. След за профилем, совершающим смешанные вертикально-угловые колебания, в основном определяется угловыми колебаниями при St_A<0.24 и вертикальными колебаниями при St_A>0.24. Расчеты силовых характеристик показывают, что существования одной лишь обратной дорожки Кармана недостаточно, чтобы развить тягу на профиле. На характеристики следа существенным образом влияет периодическая компонента пульсаций скорости. Приведены данные по анизотропному полю напряжений, развивающемуся вокруг профиля вследствие периодических пульсаций скорости. При помощи собственно ортогонального разложения идентифицированы когерентные структуры, развивающиеся в следе, и выполнено качественное сравнение этих структур для различных типов машущих колебаний. Перенос энергии от машущего крыла в поток жидкости максимальный в случае вертикальных колебаний, далее следуют смешанные и, наконец, угловые колебания.

Гапонов С.А. «Устойчивость пограничного слоя при внутреннем выделении тепла и подаче газа через пористую стенку» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 41-50 (2022)

Решена задача устойчивости дозвукового пограничного слоя в условиях подвода тепла внутрь пограничного слоя с инжекцией однородного газа через пористую пластину, частично модулирующая устойчивость пограничного слоя с диффузионным горением. Во всем диапазоне исследованных параметров наиболее растущими являются двумерные волны. Установлено, что при фиксированной норме подвода тепла с увеличением числа Рейнольдса, т.е. при удалении от передней кромки пластины, максимальная температура в пограничном слое увеличивается, что согласуется с известными экспериментами и расчетами параметров пограничного слоя с диффузионным горением. При этом зависимость максимальных по частоте степеней усиления от числа Рейнольдса немонотонна. Показано, что инжекция газа с подводом тепла дестабилизирует пограничный слой, как и в его отсутствие. С другой стороны, показана стабилизирующая роль подвода тепла и в условиях вдува газа через пористую стенку. С увеличением частоты нарастающей волны фазовая скорость стремится к скорости в обобщенной точке перегиба. Несмотря на достаточно большие величины степеней нарастания, справедливо соотношение Гастера, согласно которому пространственная степень усиления равна временной степени усиления, поделенной на групповую скорость.

Исаев С.А., Судаков А.Г., Никущенко Д.В., Чунг К. «Влияние сжимаемости на уловленный вихрь в зазоре между соосными диском и цилиндром и сопротивление компоновки при осесимметричном до-, транс- и сверхзвуковом обтекании» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 125-134 (2022)

Представляется численное исследование влияния сжимаемости воздуха на циркуляционное течение в крупномасштабном вихре, уловленном в зазоре между соосными диском и цилиндром. До-, транс- и сверхзвуковое осесимметричное обтекание и сопротивление близкой к оптимальной по профильному сопротивлению для несжимаемой среды компоновки тела диск-цилиндр-диск рассматривается в диапазоне чисел Маха М от 0 до 3. Обосновываются сеточная сходимость и адекватность численных прогнозов при их сравнении с имеющимися экспериментальными данными. Наблюдаемая в трансзвуковом диапазоне чисел М с 0.75 до 0.95 перестройка ударно-волновой структуры от возникающего прямого скачка над сдвиговым слоем и до формирования лямбда скачка над боковой поверхностью цилиндра обусловливает быстрый рост волнового сопротивления компоновки. Показано, что свыше M=0.8 плотность, температура, характеристики турбулентности в ядре уловленного вихря меняются слабо.

Адамов Н.П., Мищенко Н.А., Часовников Е.А. «О динамических коэффициентах демпфирования конически-сферического тела при числе Маха М=2,3» Сибирский физический журнал (до 2017 г. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика), 16, № 2, с. 34-46 (2022)

Для описания поведения амплитуды колебаний конически-сферической модели на поперечной державке при числе Маха М=2,3 была использована полиномиальная зависимость функции вязкого демпфирования. В качестве функции вязкого демпфирования был взят полином 4-й степени, что дало возможность описать два предельных цикла, наблюдаемых в экспериментах. Коэффициенты полинома были определены и показали хорошее соответствие численному решению предложенного уравнения динамики. Ключевые слова уравнение Ван дер Поля, устойчивость спускаемых аппаратов, аэродинамическое демпфирование, установка свободных колебаний

Исаев С.А. «Генезис аномальной интенсификации отрывного течения и теплообмена в наклонных канавках на структурированных поверхностях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 13-24 (2022)

Обзор эволюции научного направления по вихревой интенсификации теплообмена на структурированных лунками энергоэффективных поверхностях представляется. Обсуждается открытое явление аномальной интенсификации отрывного течения и теплообмена в наклонных канавках со сферическими законцовками, связанное с интерференцией взаимодействующего с наветренным склоном входящего в канавку струйного потока и самоорганизующегося торнадоподобного вихря. Особое внимание уделяется экспериментальному подтверждению обнаруженных численно экстраординарных перепадов статического давления внутри входной части канавки и ускорения пристеночного потока над входом до скорос

Селезнев Р.К. «Численное исследование ПВРД и ГПВРД режимов работы камеры сгорания HIFiRE-2» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 64-73 (2022)

Выполнено трехмерное численное моделирование процессов подачи смешения и горения топлива JP-7 в ПВРД и ГПВРД режимах работы камеры сгорания эксперимента HIFiRE-2. Двухкомпонентная смесь 64% этилена и 36% метана используется в качестве имитации авиационного керосина JP-7. Представлена кинетическая схема горения, состоящая из 4 реакций. Проведено сравнение рассчитанных концентраций H₂O в сечении oXY в ПВРД и ГПВРД режимах работы с результатами расчета других авторов. Анализ распределения температуры и числа Маха в различных сечениях камеры сгорания позволяет выделить основные особенности течения. Представлено сравнение распределения давления на нижней стенке камеры с экспериментальными результатами.