Аганин А.А., Мустафин И.Н. «Численное моделирование ударно-волновых импульсов при коллапсе кавитационных пузырьков в воде» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 18-21 (2021)

При интенсивном коллапсе кавитационных пузырьков в толще жидкости в окрестности пузырька возникают ударно-волновые импульсы, расходящиеся от поверхности пузырька. Такие импульсы представляют значительный интерес для приложений. В частности, они могут вызывать повреждение насосов, лопаток гидротурбин, способствовать очистке твердых поверхностей от загрязнений, интенсификации сонохимических реакций. В настоящей работе изучается адекватность численного моделирования подобных ударно-волновых импульсов в воде на основе уравнений газовой динамики, используемых для описания движения пара в пузырьке и окружающей жидкости и замыкаемых широкодиапазонными уравнениями состояния. Решение этих уравнений находится численно методом С.К. Годунова в подвижных координатах, связанных с поверхностью пузырька.

Булатов В.В., Владимиров В.Ю. «Дальние поля внутренних гравитационных волн от вспыхнувшего источника радиальной симметрии» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 41-43 (2021)

Решена задача о дальнем поле внутренних гравитационных волн от мгновенного радиально симметричного возвышения изопикн. Рассмотрено постоянное модельное распределение частоты плавучести и с помощью преобразования Фурье–Ханкеля получено аналитическое решение задачи в виде суммы волновых мод. С помощью метода стационарной фазы получены асимптотики решений, описывающие пространственно-временные характеристики возвышения изопикн, вертикальной и горизонтальной компонент скорости. Вблизи волновых фронтов отдельной волновой моды асимптотики компонент волнового поля выражаются через квадрат функции Эйри и ее производные. Проведено сравнение точных и асимптотических результатов, и показано, что на временах порядка десяти и более периодов Брента–Вяйсяля асимптотический метод позволяет эффективно рассчитывать дальние волновые поля.

Бырдин В.М. «О затухании волн: скоростной механизм, структурные коэффициенты, модовая добротность» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 49-52 (2021)

Анализируется диссипативное затухание бегущих волн, а также по рассеянию. Определён скоростной фундаментальный механизм затухания α≈δ/U (U – групповая скорость), объясняющий его частотную дисперсию, аномальность и селективность.

Гайфуллин А.М., Жвик В.В. «Новые результаты теории струй» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 70-72 (2021)

Авторами в приближении пограничного слоя получено автомодельное решение для дальнего поля трехмерной пристенной ламинарной струи. Показатель автомодельности определен с помощью численного решения. Установлена связь данного решения с условиями в источнике струи. Получены координатные разложения автомодельного решения при малых и больших значениях радиальной координаты. В главном приближении разложения по малой координате азимутальная скорость отсутствует, а продольная и радиальная компоненты скорости зависят от азимутального угла одинаковым образом. Решение Гамеля для течения в конфузоре является главным членом разложения по большим значениям радиальной координаты.

Гафиятов Р.Н. «Прохождение акустической волны через среду, содержащую движущийся слой многофракционной жидкости с пузырьками» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 72-73 (2021)

Рассмотрено взаимодействия акустического сигнала со следующей средой: вода–пузырьковая жидкость–вода. Дисперсная фаза состоит из паровоздушных пузырьков, пузырьков углекислого газа с водяным паром и пузырьков гелия разных размеров. Рас считаны и построены кривые коэффициентов прохождения и отражения акустической волны через исследуемую среду. Исследовано влияние угла падения волны, ширины пузырьковой среды и параметров дисперсной фазы. Установлено, что особые свойства слоя пузырьковой жидкости могут сильно влиять на распространение акустических волн в многослойной среде.

Голубкина И.В., Осипцов А.Н. «Ударные волны с частичной и полной дисперсией в газокапельном потоке с испаряющимися каплями» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 73-76 (2021)

На основе двухжидкостной и «эффективной» моделей газокапельной среды с равновесно испаряющимися каплями проведено параметрическое исследование условий существования качественно различных по структуре волн уплотнения в таких средах

Губайдуллин Д.А. «Особенности динамики и акустики газокапельных и пузырьковых сред» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 82-85 (2021)

Рассмотрены особенности волновой динамики линейных и нелинейных возмущений в дисперсных средах. Разработаны математические модели, получены дисперсионные соотношения, изучены высоко- и низкочастотные асимптотики коэффициента затухания, обсуждаются области применимости развитых теорий. Наличие оболочки вокруг пузырька газа существенно влияет на дисперсию и диссипацию волн в пузырьковых жидкостях. Проиллюстрировано хорошее согласие представленных результатов с опубликованными экспериментальными данными других авторов.

Кабиров А.А., Губайдуллин Д.А. «Акустотермический эффект при сильно нелинейных колебаниях газа в однородной закрытой трубе на резонансе» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 130-132 (2021)

Изучение нелинейных эффектов, возникающих при резонансных колебаниях газа, актуальна для фундаментальных исследований и в практических приложениях. Особенно представляют интерес такие эффекты, как термоакустические процессы в трубах. Благодаря термоакустическим эффектам происходит преобразование энергии, что может быть использовано при созданиях тепловых насосов и холодильников. Результаты исследований могут быть полезны при производстве тепловых насосов и холодильников.

Котов М.А., Лаврентьев С.Ю., Соловьев Н.Г., Шемякин А.Н., Якимов М.Ю. «Изменение частоты пульсаций конвективного факела оптического разряда при возбуждении резонансных акустических колебаний» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 144-147 (2021)

Полученные данные свидетельствуют о сложной гидродинамике импульсно-периодических и комбинированных режимов оптического разряда при возникновении и развитии резонансных акустических колебаний. Картина течений еще более усложняется при одновременном возбуждении нескольких мод акустических колебаний. Наблюдение теневых картин факела тепловой гравитационной конвекции позволяет судить о направлении и интенсивности возникающих акустических течений, что вместе с частотными спектрами дает более полную информацию о возбуждаемых акустических колебаниях.

Прохоров В.Е. «Начальная динамика осцилляций подводных газовых пузырей при ударе капли о водную поверхность» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 180-183 (2021)

Исследование акустики падающих капель – одна из интереснейших задач экспериментальной гидродинамики. Активными звукоизлучающими объектами являются газовые пузыри, отрывающиеся от подводных каверн. При видеосъемке пузырей выделены короткие видеозаписи, в которых пузыри обладают вращательной симметрией, что позволило вычислить текущие значения объемов и кривизны поверхности пузырей. В момент отрыва пузыря происходит резкое уменьшение интегральной кривизны, что приводит к спаду наружного давления, расширению пузыря, и последующему излучению звукового резонансного пакета, начинающемуся с положительной полуволны. Временные зависимости объема имеют вид осцилляций, частота которых совпадает с частотой резонансного акустического излучения

Прохоров В.Е. «Объемные осцилляции и акустическое излучение подводных воздушных пузырей при ударе капли о поверхность жидкости» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 183-186 (2021)

В экспериментах по соударению капли с водной поверхностью проведена видеосъемка газовых пузырей, отрывающихся от подводных каверн, с одновременной регистрацией сопутствующего акустического излучения. Выделены короткие видеозаписи, в которых пузыри обладают вращательной симметрией, что позволило вычислить текущие значения объемов и сопоставить их частоты объемных и акустических осцилляций.

Прохоров В.Е. «Спектры масштабов и подводный акустический шум при падении множественных капель на водную поверхность» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 186-188 (2021)

Изложены данные лабораторного эксперимента, в котором акустический шум искусственного дождя измерялся с помощью заглубленного гидрофона. Возмущения на поверхности регистрировались видеокамерой на частоте 4 кГц

Стояновская О.П., Арендаренко М.С., Григорьев В.В., Исаенко Е.А., Лисица В.В., Маркелова Т.В., Савватеева Т.А. «Плоские звуковые волны малой амплитуды в полидисперсной газопылевой среде с плавучими частицами: аналитическое представление и численное воспроизведение» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 209-210 (2021)

Рассмотрена задача о распространении плоских звуковых волн малой амплитуды в среде из несущего изотермического газа и твердых частиц различного размера, сформулированная на основе многожидкостной макроскопической модели среды. В модели дисперсная фаза представляет собой N фракций монодисперсных частиц, для описания динамики каждой фракции используются уравнения сплошной среды, в которой отсутствует собственное давление. Фракции обмениваются импульсами с несущим газом, но не между собой. На всю смесь действует общее давление, определяемое движением молекул газа, пылевые частицы считаются плавучими.

Чашечкин Ю.Д. «Лигаменты и периодические внутренние волны в линейном и слабонелинейном приближениях» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 242-244 (2021)

Периодические внутренние волны – распространенный компонент динамики стратифицированных природных систем – гидросферы и атмосферы, изучаются теоретически (аналитически и численно) и экспериментально в природных и лабораторных условиях. Расчеты волн проводятся в приближении идеальной и вязкой жидкости, в неподвижных и вращающихся средах, где они дополняются инерциальными волнами. Основой теоретических исследований, как правило, выбираются модельные уравнения соответствующих видов волн, как конститутивные, так и полученные на основе редукции системы фундаментальных уравнений. Для внутренних волн таким является волновое уравнение, при выводе которого используется приближение Буссинеска и проводится линеаризация определяющей системы в приближении несжимаемости среды. Развитая автором методика вычислений позволяет рассчитать параметры волновых пучков для других комбинационных частот: удвоенной, суммарной и нулевой.

Чашечкин Ю.Д. «Перенос вещества капли в поле гравитационно-капиллярных волн» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 244-248 (2021)

Интерес к изучению процессов переноса вещества падающих в жидкость капель, механизмов формирования вихрей, волокнистая структура которых была отмечена уже в первых публикациях, заметно вырос в последние годы. В опытах прослежена эволюция тонкой структуры течений на первых микросекундах процесса слияния, динамика выброса в атмосферу групп тонких брызг, разделения капли на отдельные волокна

Чашечкин Ю.Д. «Энергетика, динамика, структура и акустика импакта» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 248-252 (2021)

В последнее десятилетие все большее внимание уделяется изучению динамики процессов передачи вещества и энергии при растекании свободно падающей капли в принимающей жидкости. Изучаются картины слияния как смешивающихся, так и несмешивающихся жидкостей. Научный и практический интерес также вызывает изучение механизмов генерации волн, как капиллярных, замеченных еще в первых опытах в конце позапрошлого века, так и звуковых, которые вначале были регистрированы в воздухе, а с появлением гидрофонов – и в воде. Уже первые полученные результаты, показавшие возможность использования данных гидроакустических измерений импакта капли для определения интенсивности осадков в удаленных регионах и местоположения технических систем в толще океана, способствовали развитию техники измерений.

Шайдуллин Л.Р. «Вынужденные колебания среды в системах различной геометрии вблизи резонанса» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 252-253 (2021)

Во многих областях науки и техники используются резонаторы прямоугольного и круглого сечений. В связи с этим представляют интерес исследования особенностей движения газа и методы его распространения при вынужденных нелинейных колебаниях в таких системах. Численные исследования резонансных колебаний в трубах с медленно изменяющимся сечением показали, что происходит искажение формы волны и сдвиг резонансной частоты. Ранее рассмотрены различные виды резонаторов в виде конуса, рупора или колбы, где видно, что в отличии от цилиндрических труб возможны колебания без образования ударных волн при больших значениях давления. Известны исследования течений в объемах, которые могут быть использованы при интенсификации перемешивания, при очистке вредных выбросов на предприятиях и осаждения частиц в технических устройствах и др. Исследована динамика ограниченной среды вблизи резонансных частот при колебаниях различной интенсивности для разработки способа эффективного и ускоренного осаждения аэрозоля в волновом поле для экологической очистки газов. Рассмотрена система с одной гармонически колеблющейся границей резонатора с помощью современного виброгенератора высокой точности.

Шатров М.Г., Яковенко А.Л., Предеин А.А., Казаков С.С., Хазиев Б.И., Лазовский А.С. «Экспериментальное определение акустических характеристик процесса впрыскивания жидкости на примере топливной системы дизеля» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 253-256 (2021)

Одним из важных показателей, оценивающих процесс впрыскивания жидкости в окружающую среду, является звуковое давление, величина которого может быть значительной, например, в двигателе внутреннего сгорания данное при впрыскивании топлива в камеру сгорания дизеля. При этом величина давления впрыскивания может достигать 200–250 МПа, доходя до 300 МПа. Также на процесс впрыскивания оказывают значительное влияние физические характеристики жидкости, форма и размер отверстия, через которое осуществляется впрыск и другие факторы. В связи с этим представляет научный интерес изучение акустических характеристик процесса впрыскивания жидкости при разных условиях впрыскивания. Выводы 1. Разработана и апробирована методика экспериментальной оценки акустических характеристик процесса впрыскивания жидкости в среду. В качестве основного измеряемого параметра было принято звуковое давление, которое имеет корреляцию с характеристикой впрыскивания жидкости. 2. Результаты измерений звукового давления для различных жидкостей показали, что его изменение происходит как за счет распространения звуковой волны, так и за счет перемещения впрыскиваемой жидкости в пространстве. При этом с ростом вязкости жидкости происходит уменьшение амплитуд колебаний звукового давления.

Юй Ч. «Численное моделирование колебаний жидкости в тороидальных сосудах при условиях микрогравитации» Волны и вихри в сложных средах: 12 международная конференция – школа молодых ученых; 01–03 декабря 2021 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 256-259 (2021)

В условиях микрогравитации сила поверхностного натяжения и поведение жидкости около линии смачивания имеют большое влияние на динамические характеристики жидкости. В тороидальных сосудах жидкое топливо имеет более сложное поведение и это усложняет решение задачи в условиях микрогравитации. При увеличении числа Бонда свободная поверхность приближается к плоской и в этих условиях можно пренебречь влиянием силы поверхностного натяжения для оценки собственных частот колебаний.