Ху М.-Ю., Чзан Ш., Ся В.-С., Мэн Ц.-Ч., И В.-Б. «Численный анализ гидродинамических характеристик и напряженного состояния снаряда в форме усеченного конуса при его входе в воду со сверхзвуковой скоростью» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 3-11 (2023)

С использованием модели многофазной среды и метода жидких объемов, а также алгоритма построения смещенных сеток и программного обеспечения STAR-CCM+ численно решена задача о наклонном входе в воду снаряда в форме усеченного конуса. Рассчитаны гидродинамические характеристики и проанализировано напряженное состояние снаряда при различных углах входа в воду. Определен закон развития зоны кавитации. Показано, что полученные результаты расчетов согласуются с экспериментальными данными. Ключевые слова: взаимодействие конструкции с жидкостью, снаряд, напряженное состояние, гидродинамические характеристики

Залкинд В.И., Зейгарник Ю.А., Низовский В.Л., Низовский Л.В., Щигель С.С. «Исследование процесса распыления перегретой воды через расширяющееся сопло» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 32-37 (2023)

Экспериментально исследован процесс распыления метастабильной перегретой воды в случае ее истечения в атмосферу из конфузорно-диффузорного сопла при температуре 240–260°С. Дисперсионный состав факела распыления имеет бимодальный характер с преобладанием капель субмикронного размера, доля которых увеличивается с увеличением температуры и достигает 80% на выходе из сопла при температуре воды 260°С. Выполнены оценки влияния коагуляции капель на распределение доли капель большого размера по длине факела распыления. Ключевые слова: перегретая вода, метастабильное состояние, высокотонкое распыление, дисперсионные характеристики, бимодальное распределение, факел распыления, взрывное вскипание, двухфазный поток, рассеяние монохроматического излучения

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

Карпунин И.Э., Козлов В.Г. «Осцилляционная динамика границы раздела жидкостей в радиальной ячейке Хеле–Шоу» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 62-73 (2023)

Экспериментально изучается динамика границы раздела несмешивающихся жидкостей с большой разностью вязкостей при варьировании значений частоты и амплитуды осцилляций, относительного начального положения жидкостей, толщины рабочего слоя жидкости. Показано, что при увеличении амплитуды колебаний границы раздела на ее поверхности пороговым образом проявляется пальчиковая неустойчивость, имеющая локальный характер. Обнаруженная неустойчивость осциллирующей границы аналогична неустойчивости Саффмана–Тейлора, развивающейся при равномерном вытеснении вязкой жидкости из щелевого канала (пористой среды). Ключевые слова: радиальная ячейка Хеле–Шоу, граница раздела жидкостей, большая разность вязкостей жидкостей, осцилляции, пальчиковая неустойчивость

Маити П., Кунду П., Мандал Б.Н. «Задача Коши–Пуассона о распространении волн в океане с упругим дном» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 74-88 (2023)

Рассматривается классическая двумерная задача Коши–Пуассона для океана с упругим дном. Вода в океане моделируется несжимаемой жидкостью. Линейная задача формулируется как задача с начальными условиями для потенциала скорости в области, занятой жидкостью, потенциала расширения-сжатия и потенциала сдвига в области, занятой упругой средой. Для получения выражений для формы депрессии свободной поверхности и компоненты вертикальных смещений точек дна океана через кратные интегралы с бесконечными пределами используются преобразования Лапласа по времени и преобразование Ханкеля по пространственной координате, которые вычисляются методом наискорейшего спуска. Исследована зависимость отношения амплитуды смещений точек дна океана к амплитуде смещений точек свободной поверхности от времени и от глубины океана при различных значениях параметров задачи и формах начальных возмущений. Проведено сравнение полученных результатов с аналитическим решением задачи при наличии твердого дна. Ключевые слова: задача Коши–Пуассона, упругое дно, волны расширения-сжатия, сдвиговые волны, преобразования Лапласа и Ханкеля, метод наискорейшего спуска

Кошелева А.В., Ляпидевский В.Ю., Храпченков Ф.Ф., Ярощук И.О. «Пространственная эволюция придонных линз холодной воды в шельфовой зоне Японского моря» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 110-121 (2023)

Проведено исследование распространения и разрушения нелинейных внутренних волн в шельфовой зоне Японского моря в летне-осенний период на гидрофизическом полигоне Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН в течение ряда лет. Посредством размещения донных станций для непрерывной регистрации вертикального распределения температуры и скорости на глубинах 20–60 м, а также регулярного изучения распределений основных гидродинамических характеристик вдоль выделенных трасс определены механизмы генерации и распространения нелинейных пакетов внутренних волн в результате распада внутреннего прилива, а также зафиксированы другие короткопериодные источники деформации термоклина, которые можно интерпретировать как результат распространения придонных и приповерхностных вихревых структур. Высокое пространственно-временное разрешение поля температуры в окрестности донных станций позволило выявить тонкую структуру волновых возмущений различного типа. На основе многослойной теории мелкой воды построены математические модели распространения волновых пакетов и проведена их верификация с использованием данных натурных и лабораторных экспериментов. Ключевые слова: внутренние волны, лабораторный и натурный эксперименты, шельфовая зона, придонные линзы, многослойная мелкая вода

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

Петушков В.А. «Высокоскоростное нелинейное деформирование и разрушение повреждаемой среды с начальными напряжениями» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 174-188 (2023)

С учетом деградации свойств материалов выполнен анализ нелинейных процессов деформирования и разрушения в предварительно нагруженном трехмерном теле с острым концентратором в зоне разнородного соединения при ударном воздействии. Представлена обобщенная математическая модель нелинейного взаимосвязанного деформирования и разрушения повреждаемых поликристаллических сред, подвергаемых переменным по времени термомеханическим воздействиям. Сильная нелинейность модели обусловлена большими (конечными) деформациями и зависящим от скорости деформирования поведением сред с изменяемой микроструктурой. С учетом анизотропного упрочнения сред и эффекта Баушингера сформулированы соответствующие нелинейные краевые задачи и с использованием эффективных численных методов получены их решения. В качестве регуляторов корректности постановки задач использовались вязкость среды и градиенты второго порядка от внутренних переменных системы. Для апробации модели использованы данные экспериментов. Представлены результаты моделирования. Ключевые слова: неоднородная среда, ударное нагружение, нелинейное деформирование, пространственная структура, микродефекты, повреждаемость, локализация деформаций, разрушение, математическое моделирование

Астапов Н.С., Кургузов В.Д. «Упругопластическое разрушение пластины с двумя краевыми трещинами» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 189-198 (2023)

Помощью подхода Нейбера–Новожилова и уточненной модели Леонова–Панасюка–Дагдейла с ненулевой шириной зоны предразрушения исследуется прочность прямоугольной пластины с двумя краевыми трещинами при нормальном отрыве. Используется сдвоенный дискретно-интегральный критерий прочности, так как в поле напряжений в окрестности вершины трещины имеется особенность. В вершине реальной трещины выполняется критерий разрушения для предельной деформации, а в вершине модельной трещины – критерий для нормальных напряжений. Проанализированы определяющие уравнения аналитической модели. Найдены простые формулы для разрушающей нагрузки при квазихрупком и квазивязком разрушении. Для плоского напряженного состояния построены кривые разрушения пластины. Ключевые слова: квазихрупкое и квазивязкое разрушение, критерий разрушения, зона предразрушения, средний диаметр зерна структурированного материала, упругопластический материал, предельная деформация

Беликов В.Т. «Интерпретация результатов наблюдений акустической эмиссии в разрушающемся твердом теле» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 199-206 (2023)

Получены уравнения, описывающие процесс распространения упругих волн в разрушающемся твердом теле. Показано, что решение уравнения для потенциала скорости продольных волн акустической эмиссии можно представить в виде суперпозиции полей ансамбля излучающих полостей-монополей. Параметры ансамбля монополей подбираются таким образом, чтобы структурные характеристики среды с полостями незначительно отличались от аналогичных характеристик твердого тела. Ключевые слова: разрушение, акустическая эмиссия, продольная волна, излучающая полость, монополь