Очиров А.А., Лапшина К.Ю. «О визуализации течений в невязких стратифицированных и однородных средах» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 200-202 (2022)

Рассматривается задача о распространении поверхностных волн по границе раздела невязких стратифицированных жидкостей, движущихся поступательно друг относительно друга с постоянной скоростью. Скорость относительного движения считается докритической в смысле реализации неустойчивости по отношению к тангенциальному разрыву скоростей. Ставится задача об определении дисперсионных соотношений и визуализации течения, связанного с распространением волны. Получены и проанализированы дисперсионные соотношения, описывающие связь между частотой и длинной волны или волновым числом, а также другими параметрами рассматриваемой задачи. Получены выражения для фазовой и групповой скоростей волнового движения. Визуализированы потоки энергии и импульса, возникающие при волновом движении. Исследовано влияние стратификации жидкости на характеристики волнового движения.

Латош Б.Н. «Распад cкалярона в пертурбативной квантовой гравитации» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 163, № 5, с. 628-640 (2023)

Модель квадратичной гравитации Старобинского описывает успешный инфляционный сценарий. Инфляция происходит из-за новой скалярной степени свободы, называемой скаляроном. После окончания инфляции скалярон распадается на материальные степени свободы и степени свободы темной материи и производит разогрев Вселенной. Мы изучаем новые каналы, по которым скалярон может передавать энергию в сектор материи. Эти каналы представляют собой аннигиляцию и распад через промежуточные состояния гравитонов. Результаты получены в рамках пертурбативной квантовой гравитации. В пределе тяжелого скалярона через аннигиляционный канал рождаются преимущественно скалярные частицы. При этом допускается распад в любые типы частиц. В пределе легкого скалярона канал распада сильно подавлен. Ожидается, что рождение бозонов по каналу аннигиляции будет преобладать на ранних стадиях разогрева, тогда как рождение фермионов будет доминировать на более поздних стадиях.

Ерофеев В.И., Ленин А.О., Лисенкова Е.Е., Царев И.С. «Дисперсионные зависимости и особенности переноса энергии изгибными волнами в балке, лежащей на обобщенном упругом основании» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 2, с. 118-125 (2023)

Рассматривается динамика балки Бернулли–Эйлера, лежащей на упругом основании. Выбирается обобщенная модель упругого основания, включающая в себя два независимых коэффициента постели: жесткости основания на деформации растяжения – сжатия и на деформации сдвига. В отличие от классической модели упругого основания (модель Винклера), обобщенная модель учитывает распределительную способность грунта, т.е. его свойство оседать не только под нагруженной областью, под фундаментом, но и вблизи него. Балка считается бесконечной. Такая идеализация допустима, если на ее границах находятся оптимальные демпфирующие устройства, то есть параметры граничного закрепления таковы, что падающие на него возмущения не будут отражаться. Это позволяет рассматривать модель балки без учета граничных условий, а вибрации, распространяющиеся по балке, считать бегущими изгибными волнами. Изучается влияние двухконстантного упругого основания на параметры изгибной волны, распространяющейся в балке. Показано, что при возрастании сдвиговой жесткости упругого основания волны, имеющие одинаковое волновое число (т.е. волны одинаковой длины) будут иметь большую частоту, большую фазовую и групповую скорости. Для рассматриваемой системы в дивергентной форме записано уравнение переноса энергии. Показано, что средняя скорость переноса энергии равняется групповой скорости изгибной волны. Равенство этих скоростей служит дополнительным фактором, свидетельствующим о внутренней физической непротиворечивости модели изгибных колебаний балки, лежащей на обобщенном упругом основании.

Леонтьев А.И., Лущик В.Г., Макарова М.С. «Турбулентный пограничный слой на проницаемой пластине в сверхзвуковом потоке с положительным градиентом давления при вдуве инородного газа» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 510, № 1, с. 64-69 (2023)

Проведено численное моделирование турбулентного пограничного слоя на проницаемой пластине при вдуве гелия в сверхзвуковой поток ксенона при наличии положительного продольного градиента давления. Рассмотрены режимы вдува, при которых температура вдуваемого газа ниже температуры адиабатной непроницаемой стенки и температуры торможения набегающего потока. Подтверждено существование минимума температуры проницаемой стенки, при котором температура стенки ниже температуры вдуваемого газа, при этом существуют два сечения по длине проницаемой пластины, в которых выполняются условия адиабатности. Результаты расчетов сверхзвукового течения с продольным градиентом давления существенно отличаются от результатов, полученных для безградиентного обтекания пластины, как для докритического, так и для критического вдува.

Зотикова П.В., Кучеров Н.А., Лепешинский И.А., Решетников В.А. «О решении обратной задачи расчета форсунки с газожидкостным двухфазным потоком» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 77-82 (2023)

Рассматривается возможность решения обратной задачи расчета газожидкостной струйной форсунки с пузырьковой структурой двухфазного потока. Находятся параметры, определяющие работу форсунки (перепад давления, диаметр отверстия и концентрация воздуха), для заданного значения среднего диаметра Заутера. Для этого было проведено экспериментальное исследование работы смесителя с двухфазным рабочим телом с форсунками различного диаметра на пузырьковом режиме работы с водо-воздушным рабочим телом. В процессе эксперимента измерялись параметры подводимых к смесителю фаз (расходы, давления и температуры), а также давление перед форсунками. Дисперсные и скоростные характеристики в факеле распыла измерялись лазерным теневым методом. На основе собранной статистики была получена искомая корреляционная зависимость, позволившая решать данную задачу.

Ли В., Чэн Ц., Цзян П., Лю И. «Кластерный анализ данных акустической эмиссии слоистых композитных материалов с различной ориентацией межфазных волокон на основе модели гауссовой смеси» Дефектоскопия, № 3, с. 14-30 (2023)

Целью настоящего исследования был поиск более эффективного метода кластеризации событий акустической эмиссии. Сигналы акустической эмиссии композитных слоистых композитных материалов с различной ориентацией межфазных волокон были получены в ходе экспериментов с двухконсольной балкой (ДКБ). В результате выделения признаков из предварительно обработанных данных с помощью алгоритма Relief F было установлено, что большая часть информации в сигналах акустической эмиссии может быть представлена амплитудой, обратной частотой, центральной частотой, пиковой частотой и так далее. Впоследствии для кластеризации данных с уменьшенной размерностью был применен метод анализа главных компонент и модели «ожидание–максимизация» и гауссовой смеси. С помощью этого метода можно не только выделять различные механизмы повреждения, но и показывать уровень концентрации повреждений в зависимости от их типа. Кроме того, как только кластеры были разделены по различным механизмам повреждений, их можно было точно идентифицировать, используя амплитуду и пиковую частоту. Наконец, на основе кривых нагружения четырех типов образцов проводили сравнение и анализ кумулятивных событий и энергий акустической эмиссии, а также были определены различные механизмы повреждения.

Косинов А.Д., Кочарин В.Л., Ливерко А.В., Семенов А.Н., Семенов Н.В., Смородский Б.В., Толкачев С.Н., Яцких А.А. «Влияние малых углов атаки на возникновение турбулентности в сверхзвуковых пограничных слоях на стреловидных крыльях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 59-68 (2023)

Представлены новые (при числах Маха М=3 и 3.5) и обобщающие (для чисел Маха от 2 до 4) результаты экспериментальных исследований по влиянию малых углов атаки на ламинарнотурбулентный переход в сверхзвуковом пограничном слое стреловидного крыла с углом скольжения передней кромки 72°. Изменение угла атаки имело сильное влияние на числа Рейнольдса перехода. Получено уменьшение числа Рейнольдса перехода с ростом числа Маха. Измерения проводились термоанемометром постоянного сопротивления по отработанной процедуре для определения положения перехода. Впервые использован метод e^N для численной оценки чисел Рейнольдса перехода в сверхзвуковом пограничном слое стреловидного крыла с углом скольжения передней кромки 72°. Расчеты нарастания амплитуд стационарных и нестационарных мод поперечного течения в пограничном слое проводились по линейной теории устойчивости в рамках полной системы уравнений Лиза–Линя. Численные результаты говорят о том, что, по условиям экспериментов, ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое на модели стреловидного крыла определяется нарастанием стационарных мод неустойчивости поперечного течения.

Липанов А.М., Шумихин А.А., Королева М.Р., Карпов А.И. «Численное моделирование внутрикамерных нестационарных турбулентных течений. Часть 2» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 16, № 1, с. 35-46 (2023)

Течение потока газа в твердотопливном ракетном двигателе определяется особенностями физико-химических процессов, протекающих в камере сгорания, и процесса истечения газа из сопла. Авторами предложена методика моделирования внутренних нестационарных турбулентных течений в ракетном двигателе с зарядом твердого топлива телескопического типа. Алгоритм разработан на основе системы уравнений сохранения гидромеханических параметров, описывающих поток сжимаемого вязкого газа. Система уравнений была записана с использованием цилиндрической системы координат. Представленная численная методика относится к классу алгоритмов, использующих подход Годунова. Основой разработанного алгоритма является схема расщепления векторов потоков, модифицированная для вязких течений. Предложенный алгоритм позволяет производить сквозной расчет течения продуктов сгорания твердого топлива по всему тракту ракетного двигателя. Результаты, полученные в ходе численного моделирования потока в ракетном двигателе, позволяют сделать анализ зависимости температуры газа на стенке двигателя от скорости горения низкотемпературной внешней шашки телескопического заряда.

Ерофеев В.И., Ленин А.О., Лисенкова Е.Е., Царев И.С. «Дисперсионные зависимости и особенности переноса энергии изгибными волнами в балке, лежащей на обобщенном упругом основании» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 2, с. 118-125 (2023)

Рассматривается динамика балки Бернулли–Эйлера, лежащей на упругом основании. Выбирается обобщенная модель упругого основания, включающая в себя два независимых коэффициента постели: жесткости основания на деформации растяжения – сжатия и на деформации сдвига. В отличие от классической модели упругого основания (модель Винклера), обобщенная модель учитывает распределительную способность грунта, т.е. его свойство оседать не только под нагруженной областью, под фундаментом, но и вблизи него. Балка считается бесконечной. Такая идеализация допустима, если на ее границах находятся оптимальные демпфирующие устройства, то есть параметры граничного закрепления таковы, что падающие на него возмущения не будут отражаться. Это позволяет рассматривать модель балки без учета граничных условий, а вибрации, распространяющиеся по балке, считать бегущими изгибными волнами. Изучается влияние двухконстантного упругого основания на параметры изгибной волны, распространяющейся в балке. Показано, что при возрастании сдвиговой жесткости упругого основания волны, имеющие одинаковое волновое число (т.е. волны одинаковой длины) будут иметь большую частоту, большую фазовую и групповую скорости. Для рассматриваемой системы в дивергентной форме записано уравнение переноса энергии. Показано, что средняя скорость переноса энергии равняется групповой скорости изгибной волны. Равенство этих скоростей служит дополнительным фактором, свидетельствующим о внутренней физической непротиворечивости модели изгибных колебаний балки, лежащей на обобщенном упругом основании.

Лисс А.Р., Пуеров Г.Ю., Сергеева Е.И. «Эффективный алгоритм восстановления данных на двумерной сетке для гетерогенных систем с массовым параллелизмом» Гидроакустика, № 52, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/SbGA52.pdf (2022)

Рассматривается вычислительный алгоритм восстановления данных, заданных на двумерной равномерной сетке. Описана реализация предложенного алгоритма в стандарте Open CL, предназначенном для программирования гетерогенных систем с массовым параллелизмом. Ключевые слова: восстановление данных, параллельные вычисления, массовый параллелизм, Open CL, гетерогенные системы

Лобанов Д.С., Лунегова Е.М. «Оценка влияния термовлажностного старения в агрессивных средах на изменение механического поведения стеклопластика при изгибе короткой балки стеклопластика на основе регистрации сигналов акустической эмиссии» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 4, с. 42-53 (2022)

Работа направлена на экспериментальное исследование и описание закономерностей механического поведения и деградации прочностных свойств волокнистого полимерного композиционного материала при термовлажностном старении в агрессивных (эксплуатационных) средах разной продолжительности и температурах. Объектом исследования являлся стеклотекстолит общего и электротехнического назначения СТЭФ. СТЭФ – это слоистый армированный стеклопластик, полученный путем горячего прессования стеклоткани, пропитанной термореактивным связующим на основе комбинированных эпоксидных и фенолформальдегидных смол. После предварительного старения при различных температурно-временных режимах образцы стеклопластика испытывались при нормальной температуре на межслоевой сдвиг. Для изучения инициирования и распространения данных дефектных структур в процессе деформирования стеклопластика после предварительного старения при различных температурно-временных режимах и средах в работе применяется метод акустической эмиссии, позволяющий исследовать стадийность неупругого деформирования и отследить процессы, связанные с формированием дефектов в структуре волокнистого композита. Получены и проанализированы данные о влиянии различных сред, таких как техническая вода, морская вода и машинное масло, при различной продолжительности (15, 30, 45 суток) и температуре (22, 60 и 90°С) на процессы разрушения композита и реализацию различных механизмов накопления повреждений при квазистатических испытаниях на межслоевой сдвиг. В работе приводятся результаты испытаний, полученные системой регистрации сигналов акустической эмиссии. Приведены и описаны данные, иллюстрирующие стадийность накопления повреждений и проанализированы основные механизмы повреждения структуры композита при нагружении. Описаны результаты исследования микроструктуры образцов, полученные с помощью стереомикроскопа до и после термовлажностного старения в агрессивных средах.

Логвенков С.А. «Математическое моделирование влияния клеточной подвижности и межклеточных активных взаимодействий на сортировку двух типов клеток в культурах биологических тканей» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 9-19 (2023)

Движение клеток лежит в основе многих биологических явлений. Важную роль в управлении клеточными движениями играют активные напряжения, которые развиваются в биологических тканях в результате механических взаимодействий клеток между собой. Изучение эволюции смесей клеток разных типов, образующих клеточные агрегаты, показало, что активные силовые межклеточные взаимодействия приводят к пространственному разделению клеток разных типов – сортировке клеток. В рамках континуальной модели биологической сплошной среды (клетки разных типов рассматриваются как отдельные фазы), в данной работе проведено исследование влияния параметров, которые характеризуют различные механизмы развития активных межклеточных напряжений, а также адгезию и клеточную подвижность на процесс сортировки двух типов клеток, образующих в начальный момент времени агрегат сферической формы. Показано, что достаточными условиями сортировки клеток разных типов и формирования резкой границы между областями, которые они занимают, является отсутствие стягивающих взаимодействий между клетками разных фаз при условии асимметрии начальных распределений их концентрации или асимметрии параметров, характеризующих развитие активных напряжений в разных фазах. Показано, что клетки той фазы, в которой активные стягивающие межклеточные взаимодействия сильнее (при одинаковых для разных клеточных фаз значениях остальных параметров и одинаковых начальных распределениях концентраций фаз), стремятся занять центральную область сфероида. В то же время клетки другой фазы, между которыми стягивающие взаимодействия слабее, вытесняются на периферию. Увеличение параметра, характеризующего отталкивание клеток, приводит к вытеснению этой клеточной фазы на периферию. Помимо сил активного взаимодействия клеточные движения могут контролироваться как механическими пассивными свойствами среды, так и подвижностью клеток. Асимметрия межфазного распределения этих параметров может приводить к тому, что клетки, обладающие большими стягивающими взаимодействиями, будут вытесняться в периферическую область клеточного сфероида и окружать клетки, между которыми эти взаимодействия слабее.

Логвинов О.А. «Сжимаемые течения с осциллирующими границами» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 36-46 (2023)

Рассматривается течение вязкой сжимаемой теплопроводной жидкости в плоском канале с жесткими осциллирующими стенками. Показано, что даже исчезающе малая сжимаемость может быть причиной зарождения резонанса – резкого увеличения амплитуды колебания параметров течения при правильно подобранной частоте колебания стенок. Приведено точное аналитическое выражение для ведущей резонансной частоты. Численные расчеты продемонстрировали возможность кумулятивного эффекта – резкого возрастания массового расхода течения даже при постоянном градиенте давлений.

Ломакин Е.В., Лурье С.А., Рабинский «Структура и механические свойства композитов с высокими демпфирующими свойствами» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 510, № 1, с. 70-76 (2023)

Исследуются демпфирующие свойства композитных материалов, армированных упругими сферическими и волокнистыми включениями с вязкоупругими покрытиями. Показывается, что в композитах с морфологией частиц может быть реализован эффект значительного усиления диссипативных потерь, когда эффективные свойства потерь композита могут превышать диссипативные свойства вязкоупругого покрытия более чем в 20 раз. Предлагаются аналитические оценки оптимальных параметров гибридных композитов. Анализируется влияние возможных несовершенств структуры композита на эффективные диссипативные свойства.

Лопато А.И. «Математическое моделирование инициирования детонации при отражении ударной волны от профилированного торца канала» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 155-157 (2022)

Процессы формирования и распространения детонационных волн представляют интерес в разных областях, включая вопросы пожаро-взрыво-безопасности в объектах и помещениях разного типа. К таким объектам можно отнести тоннели, штольни, а также бункеры и шахты, представляющие собой систему разветвленных путей. Условия для воспламенения газовых смесей и распространения волн горения и детонации зависят от многих факторов, включая геометрию конструкций, свойства материалов, внешние воздействия на систему. Другими словами, инициаторами детонации могут выступать разные объекты. Объектами инициирования могут выступать так называемые “горячие точки” – области газа повышенного давления и температуры. Воспламенение газовых смесей в горячих точках может приводить к воспламенению смеси, находящейся вблизи горячих точек. При определенных условиях происходит формирование детонационных волн, которые затем распространяются в пространстве. Источником возникновения горячих точек могут служить элементы конструкций. Процесс инициирования смеси при отражении относительно слабой ударной волны от криволинейного торца канала рассматривался ранее. В работе представлена зависимость времени воспламенения смеси от числа Маха набегающего на торец потока для разных конфигураций торцов. Кроме того, отмечены критические числа Маха, ниже которых инициирования детонации не происходит в рабочей камере ударной трубы. Целью работы является математическое моделирование инициирования смеси в канале с профилированным торцом.

Алексеев С.Г., Лузанов В.А., Раевский А.О., Балашов В.В., Лопухин К.В., Ползикова Н.И. «Акустическая резонаторная СВЧ-спектроскопия с некалиброванным измерительным трактом» Акустический журнал, 69, № 1, с. 32-40 (2023)

Метод акустической резонаторной спектроскопии (АРС) является информативным аналитическим методом, который позволяет получать данные о толщинах и акустических свойствах слоев многослойной структуры, представляющей собой многомодовый резонатор объемных акустических волн (HBAR). Спектр HBAR содержит множество резонансных особенностей и актуальной задачей является развитие автоматических методов его обработки. В работе предложен способ выделения данных АРС из сигнала, искаженного влиянием измерительного тракта, без проведения дополнительных измерений эталонных импедансов (калибровки), что приводит спектр к виду, удобному для автоматической обработки, а также существенно расширяет возможности примене- ния АРС. Особенно актуальным является применение метода для обработки спектров HBAR со сла- бой эффективностью возбуждения. В качестве примера такой обработки приводится определение центральных частот и эффективных ширин более тысячи резонансных пиков, на основе чего находится частотная зависимость акустического затухания в новом материале – оптической керамике на основе наночастиц допированного алюмоиттриевого граната. Ключевые слова: резонатор объемных акустических волн, HBAR, пьезопреобразователь, калибровка, эффективность возбуждения, акустическое поглощение DOI: 10.31857/S0320791922060016, EDN: CPIAJF

Лосев Г.Л., Мамыкин А.Д. «Анализ формы и темпа продвижения твердой фазы при направленной кристаллизации цветных металлов с электромагнитным воздействием ультразвуковым и температурным методами» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 4, с. 170-179 (2022)

Работа посвящена экспериментальному изучению нестандартных механизмов управления процессом направленной кристаллизации цветных металлов. В рамках работы разрабатываются и апробируются измерительные техники, пригодные как для лабораторных моделей, так и для условий, приближенных к производственным. Предлагается механизм управления темпом и однородностью кристаллизации металлического расплава посредством изменения фазных углов между токами питания индукционного перемешивателя бегущего магнитного поля. Изменение фазных углов токов трёхфазного перемешивателя позволяет генерировать в жидком металле вихревые течения различной топологии, в частности, изменять количество крупномасштабных вихрей или подавлять крупномасштабное течение. Влияние гидродинамических потоков изменяет форму фронта кристаллизации, предоставляя возможность управления однородностью затвердевания металла посредством изменения характеристик питания индуктора. Важно отметить, что изменение фазных углов токов при сохранении амплитуды питания не оказывает существенного влияния на темп кристаллизации, что открывает широкие возможности контроля процессов за счет изменения как силы тока, так и фазных углов. В рамках работы был успешно применён и верифицирован по измерениям датчиками ультразвукового анемометра температурный метод определения положения фронта кристаллизации. Показано, что при наличии развитых течений в жидкой среде термопарные измерения обеспечивают хорошее согласие (вплоть до единиц процентов) измеренных положений и геометрической формы фронта кристаллизации с данными ультразвуковых измерений. В отсутствие перемешивания жидкой фазы разница между данными термопарных и ультразвуковых измерений несколько возрастает. Тем не менее даже в этом случае термопарный метод позволяет корректно определять положение и скорость продвижения фронта кристаллизации.

Алексеев С.Г., Лузанов В.А., Раевский А.О., Балашов В.В., Лопухин К.В., Ползикова Н.И. «Акустическая резонаторная СВЧ-спектроскопия с некалиброванным измерительным трактом» Акустический журнал, 69, № 1, с. 32-40 (2023)

Метод акустической резонаторной спектроскопии (АРС) является информативным аналитическим методом, который позволяет получать данные о толщинах и акустических свойствах слоев многослойной структуры, представляющей собой многомодовый резонатор объемных акустических волн (HBAR). Спектр HBAR содержит множество резонансных особенностей и актуальной задачей является развитие автоматических методов его обработки. В работе предложен способ выделения данных АРС из сигнала, искаженного влиянием измерительного тракта, без проведения дополнительных измерений эталонных импедансов (калибровки), что приводит спектр к виду, удобному для автоматической обработки, а также существенно расширяет возможности примене- ния АРС. Особенно актуальным является применение метода для обработки спектров HBAR со сла- бой эффективностью возбуждения. В качестве примера такой обработки приводится определение центральных частот и эффективных ширин более тысячи резонансных пиков, на основе чего находится частотная зависимость акустического затухания в новом материале – оптической керамике на основе наночастиц допированного алюмоиттриевого граната. Ключевые слова: резонатор объемных акустических волн, HBAR, пьезопреобразователь, калибровка, эффективность возбуждения, акустическое поглощение DOI: 10.31857/S0320791922060016, EDN: CPIAJF

Думин Ю.В., Лукашенко А.Т., Свирская Л.М. «О возможной интерпретации антикорреляции между температурой протонов и плотностью солнечного ветра» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, 78, № 3, с. 2330803_-1-2330803_-8 (2023)

Антикоррелированный характер распределения температуры и плотности протонов является хорошо известным свойством солнечного ветра. Однако вплоть до настоящего времени остаётся неясным, лежит ли в основе этого явления какой-либо универсальный физический механизм. К сожалению, простое рассмотрение, основанное на сопоставлении характерных времён релаксации температуры и плотности, с одной стороны, и давления, с другой стороны, сталкивается с проблемой неприменимости гидродинамического подхода в условиях, когда длина свободного пробега протонов значительно превышает пространственный размер анализируемых структур. Для разрешения этого противоречия обычно привлекаются те или иные виды МГД турбулентности, уменьшающие эффективные длины свободного пробега. В настоящей статье рассматривается альтернативный подход, основанный на электростатической (ленгмюровской) турбулентности, описываемой математическим формализмом спиновых гамильтонианов, который активно обсуждается в последнее время в литературе по статистической физике. Как вытекает из соответствующих расчётов, формирование антикоррелированных распределений температуры и плотности является универсальным свойством сильнонеравновесных плазменных состояний, описываемых гамильтонианами спинового типа, в процессе их приближения к состоянию термодинамического равновесия; и именно этот феномен мог бы лежать в основе антикорреляций, наблюдаемых в солнечном ветре.

Морозов Н.Ф., Индейцев Д.А., Лукин А.В., Попов И.А., Штукин Л.В. «О термооптическом возбуждении параметрических колебаний микробалочных резонаторов. I» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 10, № 2, с. 315-333 (2023)

Первая часть работы, посвященной исследованию нелинейной динамики параметрически возбуждаемых изгибных колебаний защемленной с двух концов микробалки – базового чувствительного элемента перспективного класса микродатчиков различных физических величин – при лазерном термооптическом воздействии в форме периодически генерируемых импульсов, действующих на некоторую часть поверхности балочного элемента. Найдено аналитическое решение задачи теплопроводности для установившегося гармонического распределения температуры в объеме резонатора. Определены статические и динамические компоненты силовых факторов температурной природы – температурных осевой силы и изгибающего момента. С помощью метода Галёркина выполнена дискретизация нелинейных связанных уравнений в частных производных, описывающих продольно-изгибные колебания резонатора. С применением асимптотического метода многих масштабов получено приближенное аналитическое решение для задачи нелинейной динамики системы в условиях главного параметрического резонанса.

Чаплыгин А.В., Котов М.А., Якимов М.Ю., Лукомский И.В., Галкин С.С., Колесников А.Ф., Шемякин А.Н., Соловьев Н.Г. «Демонстрационные эксперименты по совмещенному нагреву струей азотной плазмы и лазерным пучком» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 274-277 (2022)

Плазмотроны широко используются в экспериментах по моделированию термохимического взаимодействия высокоэнтальпийного газового потока с поверхностью материала как в России (ЦНИИМаш, ЦАГИ, ИПМех РАН), так и за рубежом (США, Европа, Япония, Китай). Такие установки обеспечивают конвективный нагрев поверхности образцов. Но в некоторых случаях достигаемые значения тепловых потоков к поверхностям образцов являются недостаточными. Добавление источника лазерного излучения помогает расширить возможности плазмотрона в моделировании реальных условий входа в атмосферу за счет сочетания радиационного и конвективного нагрева. В данной работе демонстрируются новые комбинированные режимы нагрева установки ВГУ-4 ИПМех РАН. Образец теплозащитного материала подвергался воздействию дозвуковой струи азотной плазмы и дополнительно нагревался излучением иттербиевго волоконного лазера. В результате проведенных экспериментов была успешно продемонстрирована новая возможность комбинированного нагрева на плазмотроне ВГУ-4 ИПМех РАН. Максимальный тепловой поток, полученный в комбинированном режиме при мощности лазерного излучения 47 Вт и мощности ВЧ-генератора плазмотрона по анодному питанию 22 кВт, составил 32.1 Вт/см² . Конвективный тепловой поток от струи азотной плазмы при той же мощности анодного питания составил 12.6 Вт/см² . В дальнейших работах планируется сосредоточиться на задачах: получения сверхвысоких температур поверхности при максимальной мощности ВЧ-генератора плазмотрона ВГУ-4 и импульсного иттербиевого лазера, используемого в данной работе, а также интеграции в установку ВГУ-4 более мощного источника лазерного излучения.

Лобанов Д.С., Лунегова Е.М. «Оценка влияния термовлажностного старения в агрессивных средах на изменение механического поведения стеклопластика при изгибе короткой балки стеклопластика на основе регистрации сигналов акустической эмиссии» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 4, с. 42-53 (2022)

Работа направлена на экспериментальное исследование и описание закономерностей механического поведения и деградации прочностных свойств волокнистого полимерного композиционного материала при термовлажностном старении в агрессивных (эксплуатационных) средах разной продолжительности и температурах. Объектом исследования являлся стеклотекстолит общего и электротехнического назначения СТЭФ. СТЭФ – это слоистый армированный стеклопластик, полученный путем горячего прессования стеклоткани, пропитанной термореактивным связующим на основе комбинированных эпоксидных и фенолформальдегидных смол. После предварительного старения при различных температурно-временных режимах образцы стеклопластика испытывались при нормальной температуре на межслоевой сдвиг. Для изучения инициирования и распространения данных дефектных структур в процессе деформирования стеклопластика после предварительного старения при различных температурно-временных режимах и средах в работе применяется метод акустической эмиссии, позволяющий исследовать стадийность неупругого деформирования и отследить процессы, связанные с формированием дефектов в структуре волокнистого композита. Получены и проанализированы данные о влиянии различных сред, таких как техническая вода, морская вода и машинное масло, при различной продолжительности (15, 30, 45 суток) и температуре (22, 60 и 90°С) на процессы разрушения композита и реализацию различных механизмов накопления повреждений при квазистатических испытаниях на межслоевой сдвиг. В работе приводятся результаты испытаний, полученные системой регистрации сигналов акустической эмиссии. Приведены и описаны данные, иллюстрирующие стадийность накопления повреждений и проанализированы основные механизмы повреждения структуры композита при нагружении. Описаны результаты исследования микроструктуры образцов, полученные с помощью стереомикроскопа до и после термовлажностного старения в агрессивных средах.

Ломакин Е.В., Лурье С.А., Рабинский «Структура и механические свойства композитов с высокими демпфирующими свойствами» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 510, № 1, с. 70-76 (2023)

Исследуются демпфирующие свойства композитных материалов, армированных упругими сферическими и волокнистыми включениями с вязкоупругими покрытиями. Показывается, что в композитах с морфологией частиц может быть реализован эффект значительного усиления диссипативных потерь, когда эффективные свойства потерь композита могут превышать диссипативные свойства вязкоупругого покрытия более чем в 20 раз. Предлагаются аналитические оценки оптимальных параметров гибридных композитов. Анализируется влияние возможных несовершенств структуры композита на эффективные диссипативные свойства.

Долбня Д.И., Знаменская И.А., Луцкий А.Е., Сысоев Н.Н. «Формирование ударно-волнового течения при локализации наносекундных разрядов в нестационарном потоке в канале с препятствием» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 144-150 (2023)

Представлены результаты исследований по воздействию импульсного объемного и поверхностного разрядов на высокоскоростное течение газа в прямоугольном канале ударной трубы с изменением профиля (препятствием на нижней стенке). Однократный наносекундный поверхностный разряд и разряд с предионизацией от плазменных электродов (комбинированный разряд) инициировался в потоке за ударной волной с числами Маха Ms 3.2–3.4. Препятствие определяет распределение параметров обтекающего его потока и перераспределение плазмы импульсного разряда. Численным моделированием получены поля плотности газодинамического потока в условиях эксперимента и проведено сравнение с распределением плазмы разряда. Показано, что ударно-волновое воздействие разряда на поток за препятствием продолжалось от 25 до 70 мкс.

Луцкий А.Е., Северин А.В. «Численное исследование влияния пористых элементов крыла на свойства сверхзвуковых концевых вихрей» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 94-102 (2023)

Исследовано влияние пористой законцовки крыла на формирование концевого вихря и его свойства при сверхзвуковом обтекании. Установлено, что пористая законцовка существенно влияет на структуру и параметры вихря, уменьшает его интенсивность.

Леонтьев А.И., Лущик В.Г., Макарова М.С. «Турбулентный пограничный слой на проницаемой пластине в сверхзвуковом потоке с положительным градиентом давления при вдуве инородного газа» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 510, № 1, с. 64-69 (2023)

Проведено численное моделирование турбулентного пограничного слоя на проницаемой пластине при вдуве гелия в сверхзвуковой поток ксенона при наличии положительного продольного градиента давления. Рассмотрены режимы вдува, при которых температура вдуваемого газа ниже температуры адиабатной непроницаемой стенки и температуры торможения набегающего потока. Подтверждено существование минимума температуры проницаемой стенки, при котором температура стенки ниже температуры вдуваемого газа, при этом существуют два сечения по длине проницаемой пластины, в которых выполняются условия адиабатности. Результаты расчетов сверхзвукового течения с продольным градиентом давления существенно отличаются от результатов, полученных для безградиентного обтекания пластины, как для докритического, так и для критического вдува.

Лущик В.Г., Макарова М.С., Решмин А.И. «Численное моделирование управления турбулентным потоком на входе в трубу с целью ламинаризации течения» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 81-96 (2023)

Рассмотрены различные способы ламинаризации течения в трубе путем управления осредненными и турбулентными параметрами течения. Для численного моделирования течений с нарастанием и вырождением турбулентности предлагается использовать трехпараметрическую RANS-модель турбулентности, показавшую хорошие результаты при моделировании существующих экспериментов по ламинаризации. Расчеты для трех вариантов входных устройств с разными профилями скоростей и одинаковой мелкомасштабной турбулентностью на входе показывают возможность достижения ламинаризации течения в трубах при числах Рейнольдса Re>10000. Из трех рассмотренных вариантов входных устройств наиболее эффективным является вариант с организацией коаксиального течения с меньшей скоростью в центральной области и большей в пристеночной области. В такой конфигурации ламинаризация происходит вплоть до числа Рейнольдса Re*=16000. Показано, что в этом случае уменьшение интенсивности турбулентности и ее масштаба приводит к еще большему значению Re*.

Епифанов В.П., Лычев С.А. «Волновые явления при ударе жёсткого индентора о лёд» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 105-108 (2022)

Динамические, в том числе ударные, воздействия на массивы льда, приводящие к его разрушению, необходимо учитывать при моделировании разнообразных техногенных процессов в холодных регионах. Ярким примером является моделирование процесса разрушения ледового поля носовой частью ледокола. Методам теоретического моделирования и экспериментальной верификации используемых при этом математических моделей посвящена обширная литература. Вместе с тем, в виду сложной поликристаллической структуры льда и его реологии, вопрос о выборе адекватной модели неупругого деформирования и разрушения все еще остается открытым. В этой связи развитие методов математического моделирования и экспериментальной идентификации удара по ледовой преграде представляет актуальную на сегодняшний день проблему механики деформируемого твердого тела. В настоящей статье представлены результаты развития экспериментальной методики идентификации неупругих характеристик ледяной преграды, которая основана на анализе закона движения жесткого массивного шара во временном интервале ударного контакта.

Ли В., Чэн Ц., Цзян П., Лю И. «Кластерный анализ данных акустической эмиссии слоистых композитных материалов с различной ориентацией межфазных волокон на основе модели гауссовой смеси» Дефектоскопия, № 3, с. 14-30 (2023)

Целью настоящего исследования был поиск более эффективного метода кластеризации событий акустической эмиссии. Сигналы акустической эмиссии композитных слоистых композитных материалов с различной ориентацией межфазных волокон были получены в ходе экспериментов с двухконсольной балкой (ДКБ). В результате выделения признаков из предварительно обработанных данных с помощью алгоритма Relief F было установлено, что большая часть информации в сигналах акустической эмиссии может быть представлена амплитудой, обратной частотой, центральной частотой, пиковой частотой и так далее. Впоследствии для кластеризации данных с уменьшенной размерностью был применен метод анализа главных компонент и модели «ожидание–максимизация» и гауссовой смеси. С помощью этого метода можно не только выделять различные механизмы повреждения, но и показывать уровень концентрации повреждений в зависимости от их типа. Кроме того, как только кластеры были разделены по различным механизмам повреждений, их можно было точно идентифицировать, используя амплитуду и пиковую частоту. Наконец, на основе кривых нагружения четырех типов образцов проводили сравнение и анализ кумулятивных событий и энергий акустической эмиссии, а также были определены различные механизмы повреждения.