Шагапов В.Ш., Булатова З.А., Шаяхметов Г.Ф. «Особенности прохождения импульсных сигналов через слой с парогазовыми пузырьками в воде» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 49-61 (2023)

Представлены результаты исследования динамики волнового сигнала при прохождении через парогазовые пузырьковые "завесы" в жидкости с учетом тепломассопереноса на межфазной поверхности в акустическом приближении. На основе численных расчетов с помощью метода быстрого преобразования Фурье получены волновые картины для импульсов давления и исследовано влияние различных параметров состояния жидкости с парогазовыми пузырьками на отражение и прохождение акустических волн через "завесу". Ключевые слова: акустические волны, парогазовые пузырьки, массовая концентрация пара в пузырьках, коэффициент диффузии, теплопроводность

Шагапов В.Ш., Рафикова Г.Р., Башмаков Р.А., Мамаева З.З. «Анализ коллекторских характеристик призабойной зоны пласта, подверженного гидравлическому разрыву по собственным колебаниям столба жидкости в скважине» Инженерно-физический журнал, 96, № 2, с. 281-288 (2023)

Рассмотрена задача о собственных колебаниях столба жидкости в насосно-компрессорной колонне, помещенной в вертикальную скважину, возникающих после внезапного открытия или закрытия скважины. Построена математическая модель динамики столба жидкости в скважине, сообщающейся с пластом через проницаемые стенки открытого участка скважины и через трещину гидравлического разрыва пласта. На основе этой модели получены аналитические решения, описывающие затухающие собственные колебания давления и скорости течения жидкости в скважине под действием сил вязкого сопротивления вблизи стенок скважины, а также фильтрационных процессов в призабойной зоне пласта, подверженной гидравлическому разрыву. Сравнительный анализ результатов расчета с имеющимися промысловыми данными показывает, что частотные характеристики течения жидкости в скважине, а также интенсивность затухания собственных колебаний скорости этого течения дают содержательную информацию о коллекторских параметрах призабойной зоны пласта и о качестве трещин его гидравлического разрыва.

Утяшев И.М., Шакирьянов М.М. «Пространственные колебания трубопровода с вибрирующими опорами» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 4, с. 38-52 (2023)

Исследованы пространственные колебания участка трубопровода с заключенной в нем жидкостью при поступательных вибрационных движениях опор. Колебания обеих опор происходят с равными амплитудами, частотами и фазами. Деформации трубы, связанные с выходом ее оси из плоскости изгиба, предполагаются малыми. Учитываются взаимодействия внутреннего постоянного давления и изменений кривизны осевой линии, продольной и окружной деформаций трубы. Ее изгибно-вращательные колебания описываются системой двух нелинейных дифференциальных уравнений. Применением метода Бубнова–Галеркина эта система сводится к задаче Коши, которая далее решается численно методом Рунге–Кутта. В случае малых изгибных и угловых движений трубы дается сравнение аналитического и численного решений. Дан анализ периодических и непериодических колебаний стальной, титановой и композитной труб, для чего построены, в частности, спектры частот и отображения Пуанкаре. Ключевые слова: трубопровод, пространственные колебания, внутреннее давление, вибрации опор, линейные и нелинейные колебания

Бикмаев И.Ф., Вихлинин А.А., Гильфанов М.Р., Гребенев С.А., Зелёный Л.М., Лутовинов А.А., Петрукович А.А., Постнов К.А., Старобинский А.А., Черепащук А.М., Чуразов Е.М., Шакура Н.И. «Рашид Алиевич Сюняев (к 80-летию со дня рождения)» Успехи физических наук, 193, № 3, с. 343-344 (2023)

DOI: https://doi.org/10.3367/UFNe.2023.02.039331

Хмелёв В.Н., Голых Р.Н., Нестеров В.А., Шалунов А.В. «Численная модель ультразвуковой агломерации субмикронных частиц в резонансных газовых промежутках» Инженерно-физический журнал, 96, № 1, с. 255-265 (2023)

Предлагается теоретическое обоснование физического принципа повышения эффективности ультразвуковой агломерации субмикронных частиц, основанного на создании резонансных условий с целью формирования вихревых потоков в газовых промежутках. Формируемые вихревые потоки приводят к локальному повышению концентрации частиц, которое увеличивает частоту столкновений, и, следовательно, эффективность агломерации. Предложена численная модель данного процесса. Результаты расчетов, проведенные на основании численной модели, позволили установить, что эффективность агломерации при создании колебаний с помощью изгибно-колеблющегося излучателя (формируется множество вихревых потоков) выше более чем в 4 раза, чем при создании колебаний с помощью поршневого излучателя (формируется один малоэффективный вихревой поток).

Князьков Д.Ю., Байдулов В.Г., Савин А.С., Шамаев А.С. «Прямые и обратные задачи динамики поверхностного волнения, вызванного обтеканием подводного препятствия» Прикладная математика и механика, 87, № 3, с. 442-453 (2023)

Представлены алгоритмы и результаты расчетов динамики поверхностного слоя жидкости под действием вышедших из глубины течений. Исследуются несколько подходов к моделированию поля скоростей при обтекании горизонтальным потоком неподвижного подводного препятствия. Предложены формулы для расчета поля скоростей на свободной поверхности идеальной однородной жидкости. Разработана компьютерная программа, позволяющая моделировать взаимодействие потока стратифицированной жидкости с подводным препятствием. Исследована возможность применения асимптотических формул приближения дальней зоны для расчета поля скоростей в равномерно стратифицированной жидкости.

Романов И.В., Шамаев А.С. «Управляемость в покое для уравнения “колебания пластины” на торе в случае локального силового воздействия» Математические заметки, 113, № 4, с. 618-621 (2023)

DOI: https://doi.org/10.4213/mzm13856 Ключевые слова: локальная управляемость, уравнение четвертого порядка, уравнение Шрёдингера.

Кустов Н.Д., Евдокимов К.С., Шахматов А.В. «Интегрированная космическая сеть: обоснование архитектурных и технических решений космической миссии ReshUCube-2» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 2, с. 260-272 (2023)

Космические миссии с применением малых космических аппаратов типа CubeSat получили широкое распространение. В связи с этим перспективным направлением развития данной отрасли являются интегрированные космические сети. В данной работе предложена архитектура такой сети. Планируется, что первым узлом данной сети станет аппарат ReshUCube-2. Были определены функциональные требования и технические ограничения описанной архитектуры. На основе требований проведен обзор и сравнительный анализ сетевых протоколов и технологий разных уровней. В результате предложен сетевой стек, который соответствует данным требованиям. Ключевыми протоколами в стеке были выбраны: LoRa, 802.15.4, IPv6, 6LoWPAN, RPL, TCP, UDP и CoAP. Предложены методы программной и аппаратной реализации узлов сети. Продемонстрирован тестовый стенд на основе специально разработанных унифицированных устройств, на котором предлагается отрабатывать функции сетевого взаимодействия. Также показана тестовая плата полезной нагрузки для малых космических аппаратов – узлов космического сегмента. Полученные результаты будут использованы в процессе разработки будущих космических миссий СибГУ им. М.Ф. Решетнева. Кроме того, результаты могут быть полезны при проектировании сетей интернета вещей, интернета транспортных средств и подобных сетей. Результаты работы могут также послужить основой для будущих исследований в области сетевых технологий, цифровой обработки сигналов, межспутникового взаимодействия и космических информационных систем.

Шагапов В.Ш., Булатова З.А., Шаяхметов Г.Ф. «Особенности прохождения импульсных сигналов через слой с парогазовыми пузырьками в воде» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 49-61 (2023)

Представлены результаты исследования динамики волнового сигнала при прохождении через парогазовые пузырьковые "завесы" в жидкости с учетом тепломассопереноса на межфазной поверхности в акустическом приближении. На основе численных расчетов с помощью метода быстрого преобразования Фурье получены волновые картины для импульсов давления и исследовано влияние различных параметров состояния жидкости с парогазовыми пузырьками на отражение и прохождение акустических волн через "завесу". Ключевые слова: акустические волны, парогазовые пузырьки, массовая концентрация пара в пузырьках, коэффициент диффузии, теплопроводность

Костюков Е.Н., Никифорова М.С., Спирин И.А., Никифоров И.И., Баранов С.Н., Шевлягин О.В., Бурнашов В.А. «Исследование зависимости параметров акустической эмиссии и ударно-волновой чувствительности пластифицированного октогена от дисперсности наполнителя» Физика горения и взрыва, 59, № 3, с. 118-123 (2023)

Проведено исследование зависимости параметров акустической эмиссии, регистрируемых при квазистатическом сжатии, и характеристик ударно-волновой чувствительности деталей из пластифицированного октогена от дисперсности наполнителя. С использованием зависимости параметров акустической эмиссии от дисперсности октогена описаны возможные варианты процесса деградации структуры взрывчатого вещества при ударно-волновом воздействии, которые рассматриваются в качестве причины различия ударно-волновой чувствительности.

Шевченко В.Я., Козачук А.И., Михайлин А.И., Перевислов С.Н., Румянцев Б.В. «Структурная перестройка керамического материала, инициируемая высокоскоростным ударом» Письма в Журнал технической физики, 49, № 5, с. 22-25 (2023)

Рассматривается применение высокомодульных керамических материалов в условиях, моделирующих экранную защиту космических объектов от повреждений фрагментами техногенного мусора. Экспериментально исследовалось внедрение алюминиевой струи со скоростью ∼10 km/s в алюминиевую преграду, расположенную после экранов из хрупких материалов. Сравнительный анализ параметров остаточной каверны в преграде позволил выявить влияние структурной перестройки керамического материала на эффективность экранной защиты. Ключевые слова: экранная защита, техногенный мусор, керамические материалы.

Скрабатун А.В., Матрохин А.А., Кудрявцева А.Д., Маресев А.Н., Миронова Т.В., Уманская С.Ф., Чернега Н.В., Шевченко М.А. «Вынужденное комбинационное рассеяние света в жидкостях в поле ультразвуковой волны» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 50, № 6, с. 29-36 (2023)

Обнаружено аномальное (более, чем на порядок) увеличение интенсивности ВКР в жидкостях при пикосекундном возбуждении при включении ультразвукового воздействия на среду. Физический механизм обнаруженного явления обсуждается. Предположительно он связан с образованием случайной обратной связи, причиной которой является образование неоднородностей в жидкости из-за воздействия ультразвукового возбуждения.

Шекари М., Ханджанзадех А. «Надежный контроллер со скользящим режимом для управления двухосным трекером, предназначенным для точного отслеживания положения Солнца» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 1, с. 194-206 (2023)

Предложен новый двухосный трекер, предназначенный для точного отслеживания положения Солнца. Для управления трекером используется контроллер со скручивающим скользящим режимом, обеспечивающий ориентацию фотоэлектрической панели перпендикулярно направлению солнечного излучения. Контроллер со скручивающим режимом создает спиральную кривую, в результате чего уменьшаются время конвергенции и "болтанка" (вибрация) трекера. Следовательно, контроллер со скручивающим скользящим режимом высокого порядка повышает эффективность работы трекера и сглаживает его движение без необходимости дифференцирования по времени скользящей переменной. При тестировании эффективности работы предложенного трекера, управляемого контроллером со скользящим режимом, были рассмотрены различные значения мощности солнечного излучения и температуры. Результаты моделирования показали, что предлагаемый контроллер извлекает максимальную электрическую энергию из солнечного излучения. Для оценки эффективности работы предложенного трекера сконструирован и протестирован его прототип. Ключевые слова: двухосный солнечный трекер, контроллер со скручивающим скользящим режимом высокого порядка, фотоэлектрическая панель, солнечная энергия

Шелковенко Т.А., Тиликин И.Н., Огинов А.В., Перваков К.С., Мингалеев А.Р., Романова В.М., Пикуз С.А. «Исследование наносекундного взрыва тонких фольг с искусственно нанесенной на поверхность структурой» Физика плазмы, 48, № 11, с. 1075-1085 (2022)

Представлены первые результаты исследования электрического взрыва тонких алюминиевых фольг разной толщины с искусственным рельефом, созданным методом лазерного гравирования. Эксперименты проводились на импульсном сильноточном генераторе БИН (270 кА, 300 кВ, 100 нс). Изображения взорванных фольг, помещаемых в цепь обратного тока (амплитуда 80 кА), получены методом проекционной рентгенографии в излучении гибридного Х-пинча, основной нагрузки генератора. Исследовалось влияние искусственного рельефа на результирующую картину взрыва – как у фольг, обладающих выраженной собственной структурой, так и без нее. Показано, что искусственная структура в виде канавок, перпендикулярных собственной структуре фольги и параллельных току, может заметно замедлить развитие неустойчивостей во взорванной фольге.

Шоев Г.В., Шершнев А.А. «Валидация двухтемпературных моделей диссоциации кислорода в задаче отражения ударной волны от стенки» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 137-151 (2023)

Проведено сравнение численных распределений колебательной температуры молекулярного кислорода за отраженной ударной волной с данными экспериментальных измерений в ударной трубе. Расчеты проводились с использованием пяти двухтемпературных моделей (Парка, Кузнецова, β-модели, Мэрроуна–Тринора, Мачерета–Фридмана), соответственно пяти констант диссоциации и трех вариантов источникового члена, описывающего скорость изменения колебательной энергии вследствие химических реакций. Для расчета скорости поступательно-колебательного энергообмена используется модель Ландау–Теллера, при этом время колебательной релаксации вычисляется по формуле Милликена–Уайта c учетом высокотемпературной поправки Парка. Получено удовлетворительное согласие численных и экспериментальных данных. Установлено, что наибольшее различие численных и экспериментальных данных наблюдается в зоне релаксации за падающей на стенку ударной волной. Ключевые слова: двухтемпературная диссоциация, многотемпературный подход, численное моделирование, неравновесное течение

Кашковский А.В., Кудрявцев А.Н., Шершнёв А.А. «Численное исследование структуры недорасширенных сверхзвуковых струй разреженного газа методом прямого статистического моделирования» Теплофизика и аэромеханика, № 1, с. 33-39 (2023)

Прямое статистическое моделирование использовано для изучения влияния разреженности на структуру осесимметричной недорасширенной струи. Сравнение с данными других авторов показало, что этот метод позволяет с высокой точностью воспроизвести характеристики стационарной ударно-волновой структуры струи. Степень разреженности оказывает заметное влияние на течение, приводя, в частности, к изменению типа отражения от оси висячего скачка в первой бочке струи и исчезновению развитого диска Маха, что влечет перестройку структуры последующих бочек. Впервые в расчете, выполненном с помощью молекулярно-кинетического подхода, отмечалось формирование замкнутой зоны возвратного течения за диском Маха, что ранее наблюдалось только при моделировании путем решения континуальных уравнений.

Хотяновский Д.В., Шершнёв А.А., Кудрявцев А.Н. «Численное исследование развития неустойчивостей в сверхзвуковых струях прямоугольного сечения» Теплофизика и аэромеханика, № 2, с. 251-261 (2023)

На основе численного решения уравнений Навье–Стокса исследуется развитие неустойчивостей в сверхзвуковых изобарических струях, истекающих из сопел квадратного и прямоугольного сечений в спутный поток. Моделирование проводится при различных значениях чисел Маха струи и спутного потока. Результаты численных расчетов позволяют выявить качественные и количественные различия в развитии неустойчивости в случаях со сверхзвуковым и дозвуковым спутным потоком, а также характерные особенности течения для прямоугольных струй.

Корнев К.Н., Логунов А.А., Шибков В.М. «Моделирование продольно-поперечного разряда в сверхзвуковом воздушном потоке в гидродинамическом приближении» Физика плазмы, 49, № 3, с. 288-295 (2023)

Получены трехмерные распределения скорости, температуры и давления в сверхзвуковом воздушном потоке при M=2, а также плотности тока в инициируемом в нем разряде. Газовый разряд постоянного тока величиной 10 А рассматривался в гидродинамическом приближении в рамках канальной модели. Рассмотрена эволюция продольно-поперечного разряда в диапазоне времени t до 20 мкс. Показано, что разряд движется практически со скоростью основного сверхзвукового воздушного потока, достаточно слабо его возмущая. По полученным в расчетах характерным значениям плотности тока и температуры газа 8000–10000 К в разрядном канале сделаны оценки концентрации электронов n_e∼10¹⁶ см^–3. Оценена напряженность поля E∼125 В/см и приведенная напряженность поля в канале разряда E/N около 30 Тд. В конфигурации аэродинамической модели с укороченными электродами показан переход к закрепленной на их концах фазе разряда. Ключевые слова: CFD-моделирование, сверхзвуковой воздушный поток, поперечно-продольный разряд, канальная модель, гидродинамическое приближение

Дертеев С.Б., Гаваев Б.С., Шивидов Н.К., Михаляев Б.Б. «Радиационное затухание медленных магнитозвуковых волн в короне звезд» Ученые записки физического факультета МГУ, № 6, с. 2260801 (2022)

В приближении магнитной гидродинамики рассматриваются нестационарные процессы в солнечных корональных структурах, которые индентифицируются как волны сжатия. Для изучения быстрого затухания этих волн применены эффекты теплопроводности и радиационных потерь, точнее – эффект дисбаланса между нагревом и энергетическими потерями. Поведение волн сильно меняется в зависимости от параметров корональных петель, что требует точности в их определении. Результаты расчетов зависят также от точности аппроксимации функции нагрева/потерь. В зависимости от этих условий в затухании медленных магнитозвуковых волн решающую роль может играть как эффект теплопроводности, так и дисбаланс между нагревом и энергетическими потерями. Эффекты теплопроводности и дисбаланса между нагревом и потерями приводят не только к затуханию волны, но и к ее дисперсии.

Гимон Т.А., Кисловский В.А., Лукашевич С.В., Морозов С.О., Николаев М.С., Шиплюк А.Н. «Численное моделирование развития вихрей Гёртлера в сжимаемом пограничном слое на вогнутой поверхности» Теплофизика и аэромеханика, № 1, с. 15-20 (2023)

Проведено численное моделирование генерации и развития вихрей Гёртлера в сжимаемом пограничном слое на вогнутой поверхности. Расчет проведен в программе Fluent пакета Ansys. Рассмотрены стационарные и нестационарные возмущения при числе Маха набегающего потока М≈4. Показано, что при введении периодического в трансверсальном направлении к потоку возмущения на прямом участке поверхности оно затухает, а на вогнутой поверхности нарастает. Сравнение результатов выполненных расчетов с расчетами в рамках линейной теории устойчивости показало, что область восприимчивости пограничного слоя к возмущениям на вогнутой поверхности составляет примерно 17 толщин пограничного слоя. После зоны восприимчивости возмущения нарастают по экспоненциальному закону с небольшими отклонениями. Профили пульсаций потока хорошо согласуются с данными, полученными по линейной теории устойчивости. Показано, что развитие нестационарного возмущения вдоль поверхности модели при рассматриваемых параметрах мало отличается от стационарного возмущения.

Афанасьев Л.В., Косинов А.Д., Яцких А.А., Шипуль С.А., Семёнов Н.В. «О методике оценки взаимосвязи возмущений с помощью цифровой обработки сигналов применительно к измерениям в сверхзвуковых течениях» Сибирский физический журнал (до 2017 г. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика), 16, № 4, с. 58-71 (2022)

Описана методика цифровой обработки сигналов для определения взаимосвязи возмущений в сверхзвуковом потоке и пульсаций пограничного слоя модели плоской пластины. Приведены оценки погрешности предложенного метода обработки данных, представлены результаты эксперимента, проведенного для демонстрации метода на реальных данных.

Григорьев А.И., Колбнева Н.Ю., Ширяева С.О. «Об акустическом и электромагнитном излучениях заряженной осциллирующей капли» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 59, № 3, с. 352-372 (2023)

Теоретическими методами классической математической физики исследуются акустическое и электромагнитное излучения, порождаемые капиллярными осцилляциями заряженной капли идеальной несжимаемой электропроводной жидкости в идеальной непроводящей среде. Обсуждаемые излучения обнаруживаются в аналитических асимптотических расчетах первого порядка малости по безразмерной амплитуде осцилляций капли. Найдены аналитические выражения для интенсивности акустического и электромагнитного излучений. Они на несколько порядков различаются по величине и приходятся на различные диапазоны частот. Акустическое излучение от жидко-капельных систем естественного происхождения: туманов, облаков, смогов – приходится на ультразвуковой диапазон частот, а вот акустическое излучение от крупных капель дождя идет в области слышимого звука. Электромагнитное излучение от жидко-капельных систем естественного происхождения идет на частотах от десятых долей мегагерца до единиц мегагерц. Ключевые слова: заряженная капля, капиллярные осцилляции, акустическое и электромагнитное излучения

Григорьев А.И., Ширяева С.О., Коромыслов В.А. «О некоторых закономерностях реализации электростатической неустойчивости заряженной поверхности жидкости в бассейне конечных размеров» Прикладная математика и механика, 87, № 3, с. 392-408 (2023)

Рассмотрены физические закономерности реализации электростатической неустойчивости плоской заряженной поверхности несжимаемой вязкой проводящей жидкости в бассейне конечных размеров, где спектр появляющихся капиллярных волн дискретен. Показано, что критические условия начала электростатической неустойчивости несжимаемой вязкой проводящей жидкости в бассейне конечных размеров, совпадают с таковыми для безграничной поверхности бесконечно глубокой идеальной несжимаемой жидкости (совпадают с условиями реализации неустойчивости Тонкса–Френкеля). Это позволяет при экспериментальной проверке критерия реализации неустойчивости Тонкса-Френкеля пользоваться бассейнами конечных размеров, не допуская принципиальных ошибок.

Шиховцев А.Ю., Хайкин В.Б., Ковадло П.Г., Baron P. «Оптическая толща атмосферы над пиком Терскол» Оптика атмосферы и океана, 35, № 11, с. 956-962 (2022)

Приводятся оценки оптической толщи атмосферы над пиком Терскол. Оптическая толща представлена в виде величины, зависящей от коэффициентов поглощения, определяемых в основном водяным паром и кислородом. Расчеты выполнены при ясном небе без учета аэрозольных компонент. Рассмотрены вариации водяного пара как основного фактора, определяющего ослабление излучения в атмосфере в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах спектра. Оценена средняя оптическая толща атмосферы с применением моделей MPM Liebe и MOLIERE (в конфигурациях JPL и HITRAN) для частот 100, 150 и 225 ГГц. Ключевые слова: телескоп, астроклимат, осажденный водяной пар, оптическая толща, реанализ ERA-5

Скворцова Н.Н., Степахин В.Д., Борзосеков В.Д., Сорокин А.А., Малахов Д.В., Качмар В.В., Колик Л.В., Кончеков Е.М., Гусейн-заде Н.Г., Ахмадуллина Н.С., Воронова Е.В., Шишилов О.Н. «Микроволновые плазменные имитационные эксперименты по осаждению лунной пыли на пластины металлов» Физика плазмы, 49, № 1, с. 75-84 (2023)

Представлены экспериментальные результаты по осаждению заряженных частиц, имитирующих левитирующую пыль реголита (пылевую плазму) на Луне, на металлические пластины. Эксперимент основан на аналогии физико-химических процессов, развивающихся в реголите при микроволновом разряде, возбуждаемом излучением мощного гиротрона, в лабораторном эксперименте в порошке реголита (лунной пыли) с процессами, которые происходят на Луне при бомбардировке ее поверхности микрометеоритами. Исследуется воздействие левитирующего облака пыли на пластины из молибдена и тантала. Результаты сравниваются с экспериментом по воздействию пыли на пластины из нержавеющей стали. Показано, что на пластины металлов (размер которых составляет 10×40 мм²) осаждаются частицы пыли в виде сфероидов различной величины. Распределение этих частиц по размерам и химический состав покрытия соответствовал лунному реголиту. Установлено, что на равномерность осаждения пыли возможно повлиять, произведя предварительную обработку пластин металлов с помощью низкотемпературной плазмы прямого пьезоразряда. Продемонстрировано, что полученная в лабораторных условиях левитирующая пыль (ансамбли заряженных частиц реголита) может быть использована для имитационных экспериментов для изучения модификации поверхности разных материалов и разработки способов очистки космической техники в условиях лунных экспедиций. Ключевые слова: лунная пыль, лунный реголит, низкотемпературная плазма, микроволновый (СВЧ) разряд, гиротрон, пьезоразряд, цепные плазмохимические процессы, поверхность, тантал, молибден, модификация поверхности

Паймушин В.Н., Шишкин В.М. «Деформирование тонкостенных элементов конструкций, на граничных лицевых поверхностях которых имеются закрепленные участки» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 2, с. 155-173 (2023)

На примере решения плоской задачи механики стержня-полосы, на одной из лицевых поверхностей которого имеется закрепленный участок конечной длины, показано, что при исследовании процессов деформирования при условии податливости закрепленного участка необходимо учитывать изменение напряженно-деформированного состояния и применяемых для его описания математических моделей. Такое изменение имеет место при переходе через границу между незакрепленным и закрепленным участками. В рамках классической модели Кирхгофа–Лява учет податливости закрепленного участка стержня невозможен, а при использовании простейшей уточненной сдвиговой модели Тимошенко такой учет возможен при закреплении участка стержня только на одной из лицевых поверхностей. Найдены точные аналитические решения двух простейших линейных задач о статическом поперечном изгибе плоского стержня с участками конечной длины, закрепленными на одной из лицевых поверхностей. Для моделирования незакрепленных и закрепленных на одной из лицевых поверхностей участков плоских стержней в рамках уточненной сдвиговой модели Тимошенко построены одномерные конечные элементы. Проведены численные эксперименты, показывающие необходимость учета изменения напряженно-деформированного состояния стержня при переходе через границу между незакрепленным и закрепленным участками. Ключевые слова: плоский стержень, закрепленный участок, уточненная модель Тимошенко, поперечный изгиб

Темнов А.Н., Шкапов П.М., Юй Ч. «Механический аналог колебаний маловязкой жидкости с учётом капиллярного эффекта» Труды Московского авиационного института, № 2(129), с. https://trudymai.ru/published.php?ID=173024 (2023)

Выведено граничное условие с учётом диссипации энергии вблизи линии трёхфазного контакта на основе общего принципа Гамильтона–Остроградского. Из полученного граничного условия на линии контакта вытекают условие сохранения угла смачивания и условие неподвижной линии трёхфазного контакта. Разработан численный алгоритм расчёта коэффициента затухания за счёт диссипации энергии вблизи линии трёхфазного контакта на основе метода конечных элементов. В данной работе маятник и спиральная пружина моделируют воздействие массовых сил и сил поверхностного натяжения соответственно, а влияние вязкости жидкости учитывается линейным демпфером. Дана количественная оценка влияния числа капиллярности C_a (соотношение силы вязкости и силы поверхностного натяжения), числа Бонда B₀ (соотношение массовых сил и силы поверхностного натяжения) и коэффициента заполнения сосуда жидкостью β (соотношение объёма жидкости к объёму полости сосуда) на коэффициент затухания и собственную частоту колебаний капиллярной жидкости.

Моргунов Ю.Н., Буренин А.В., Голов А.А., Лебедев М.С., Каплуненко Д.Д., Разживин В.В., Шкрамада С.С. «Особенности гидроакустической дальнометрии на пересекающих вихревые структуры сверхдальних трассах» Подводные исследования и робототехника, 36, № 1, с. 60-66 (2023)

Обсуждаются результаты экспериментальных и численных исследований особенностей проведения акустических дальномерных измерений на протяженных трассах при пересечении вихревой системы. На трассе протяжённостью 1073 км в северной части Японского моря были проведены гидроакустические и гидрологические измерения, позволившие выявить наличие антициклонического вихря и определить его характеристики по данным гидродинамической модели циркуляции океана NEMO. Для физической интерпретации процессов распространения импульсных широкополосных сигналов в сложных гидрологических и батиметрических условиях были проведены численные исследования с применением вычислительной программы RAY. Это позволило уточнить стандартные методики проведения подобных измерений и повысить точность измерения расстояния между излучателем и приемной системой.

Белов А.В., Шлык Н.С., Абунина М.А., Белова Е.А., Абунин А.А., Папаиоанноу А. «Протонные возрастания и Форбуш-эффекты с одними и теми же солнечными источниками» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1005-1009 (2023)

Сравниваются характеристики Форбуш-эффектов и солнечных протонных событий, вызванных одним и тем же солнечным источником (корональным выбросом массы и связанной с ним солнечной вспышкой). Выбран диапазон гелиодолгот (Е04–W35), в котором вспышки ассоциированы как с Форбуш-эффектами, так и солнечными протонными событиями у Земли. Независимо рассматривались солнечные протонные события для разных энергий (E>0, >100 МэВ) и с разными порогами потоков, а также GLE (наземные возрастания солнечных космических лучей). Результаты проанализированы в сравнении с контрольной группой вспышек в той же гелиодолготной зоне, не приводивших к солнечным протонным событиям. Показано, что корональные выбросы массы, связанные с солнечными протонными событиями, с большой вероятностью вызывают значительный Форбуш-эффект на орбите Земли и геомагнитную бурю. Ускорительная и модулирующая эффективности таких солнечных явлений взаимосвязаны, что, в основном, объясняется высокими скоростями корональных выбросов массы. На практике данные результаты могут применяться для улучшения прогнозов геомагнитных бурь и Форбуш-эффектов.

Косинов А.Д., Семёнов Н.В., Яцких А.А., Кочарин В.Л., Шмакова А.В. «Влияние радиуса притупления передней кромки пластины на отклик пограничного слоя при воздействии N-волны при числе Маха M=2» Теплофизика и аэромеханика, № 2, с. 239-249 (2023)

Выполнено экспериментальное исследование влияния радиуса притупления передней кромки пластины на отклик пограничного слоя при воздействии N-волны при числе Маха 2. В экспериментах использовалось три модели плоских пластин с радиусами притупления передней кромки r=0,05, 0,5, 2,5 мм. Возмущения в набегающем потоке создавались с помощью генератора на боковой стенке рабочей части аэродинамической трубы Т-325 ИТПМ СО РАН. Получено, что в набегающем потоке за N-волной имеется протяженная область повышенного уровня пульсаций, в спектре которых амплитуда увеличивается как в низкочастотной, так и в высокочастотной частях по сравнению со случаем невозмущенного свободного потока. В условиях экспериментов показано, что порождаемая N-волной неоднородность течения может оказывать большее влияние на ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое плоской пластины при увеличении радиуса притупления передней кромки.

Янилкин Ю.В., Гужова А.Р., Дегтяренко Л.И., Колобянин В.Ю., Шмелев В.А. «Метод прямого численного моделирования турбулентности с учетом истории процесса» Математическое моделирование, 35, № 7, с. 41-62 (2023)

Предлагается новый подход к прямому численному моделированию турбулентного перемешивания разноплотных смешивающихся и несмешивающихся веществ. Идея подхода заключается в том, чтобы в смешанных ячейках, содержащих перемешивающиеся вещества, разделить состояния гомогенных смесей от гетерогенных, состоящих из фрагментов с контактными границами. В работе описывается 2D метод, разработанный в методике ЭГАК (эйлерова газодинамика с концентрациями) для реализации описанного выше подхода. Метод тестируется на классической задаче турбулентного перемешивания, возникающего вследствие неустойчивости Рэлея-Тейлора при постоянном ускорении контактной границы между двумя разноплотными газами.

Шоев Г.В., Шершнев А.А. «Валидация двухтемпературных моделей диссоциации кислорода в задаче отражения ударной волны от стенки» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 137-151 (2023)

Проведено сравнение численных распределений колебательной температуры молекулярного кислорода за отраженной ударной волной с данными экспериментальных измерений в ударной трубе. Расчеты проводились с использованием пяти двухтемпературных моделей (Парка, Кузнецова, β-модели, Мэрроуна–Тринора, Мачерета–Фридмана), соответственно пяти констант диссоциации и трех вариантов источникового члена, описывающего скорость изменения колебательной энергии вследствие химических реакций. Для расчета скорости поступательно-колебательного энергообмена используется модель Ландау–Теллера, при этом время колебательной релаксации вычисляется по формуле Милликена–Уайта c учетом высокотемпературной поправки Парка. Получено удовлетворительное согласие численных и экспериментальных данных. Установлено, что наибольшее различие численных и экспериментальных данных наблюдается в зоне релаксации за падающей на стенку ударной волной. Ключевые слова: двухтемпературная диссоциация, многотемпературный подход, численное моделирование, неравновесное течение

Копнин С.И., Шохрин Д.В., Попель С.И. «Двумерное описание нелинейных волновых возмущений в запыленной магнитосфере Сатурна» Физика плазмы, 49, № 5, с. 582-589 (2023)

Представлено двумерное описание нелинейных пылевых звуковых волн в запыленной магнитосфере Сатурна, которая содержит электроны двух сортов (горячие и холодные), подчиняющиеся каппа-распределению, ионы магнитосферы, а также заряженные пылевые частицы. Для условий запыленной магнитосферы Сатурна приведен вывод уравнения Кадомцева–Петвиашвили, описывающего нелинейную динамику почти одномерных волновых структур. Рассмотрена возможность распространения локализованных волновых структур типа пылевых звуковых солитонов. Показано, что в условиях магнитосферы Сатурна существуют решения уравнения Кадомцева–Петвиашвили в виде одномерных солитонов и двумерных N-солитонов. Обсуждаются возможные наблюдения рассматриваемых солитонов в будущих космических миссиях. Ключевые слова: пылевая плазма, уравнение Кадомцева–Петвиашвили, пылевые звуковые солитоны, каппа-распределение, магнитосфера Сатурна

Ковалев И.И., Олемской С.В., Сдобнов В.Е., Дмитриева А.Н., Шутенко В.В. «Мониторинг гелиосферы, магнитосферы и атмосферы по эффектам в космических лучах в августе 2018 года» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1028-1031 (2023)

Выполнено разделение вариаций космических лучей на составляющие межпланетного, магнитосферного и атмосферного происхождения. Исследование проводилось по данным наземных измерений космических лучей на мировой сети нейтронных мониторов с привлечением данных комплекса мюонных телескопов в Якутске и мюонного годоскопа УРАГАН (Москва). Исправления на температурный эффект модифицированным методом спектрографической глобальной съемки для события в августе 2018 г. не проводилось. Получены временные траектории изотропного потока первичных частиц разных жесткостей, питч-угловой анизотропии космических лучей, ориентации межпланетного магнитного поля, изменения жесткости геомагнитного обрезания в Иркутске и среднемассовой температуры атмосферы в пунктах наблюдений заряженных компонент.