|
|
|
Главная – Журналы – Прикладная механика и техническая физика 2021 номер 3
Array
(
[SESS_AUTH] => Array
(
[POLICY] => Array
(
[SESSION_TIMEOUT] => 24
[SESSION_IP_MASK] => 0.0.0.0
[MAX_STORE_NUM] => 10
[STORE_IP_MASK] => 0.0.0.0
[STORE_TIMEOUT] => 525600
[CHECKWORD_TIMEOUT] => 525600
[PASSWORD_LENGTH] => 6
[PASSWORD_UPPERCASE] => N
[PASSWORD_LOWERCASE] => N
[PASSWORD_DIGITS] => N
[PASSWORD_PUNCTUATION] => N
[LOGIN_ATTEMPTS] => 0
[PASSWORD_REQUIREMENTS] => Пароль должен быть не менее 6 символов длиной.
)
)
[SESS_IP] => 3.135.206.166
[SESS_TIME] => 1732179104
[BX_SESSION_SIGN] => 9b3eeb12a31176bf2731c6c072271eb6
[fixed_session_id] => cf651b8c66a8e9371d73882f6f8ab665
[UNIQUE_KEY] => 590c387fd54d5848d5a877d5b1fd0bed
[BX_LOGIN_NEED_CAPTCHA_LOGIN] => Array
(
[LOGIN] =>
[POLICY_ATTEMPTS] => 0
)
)
2021 год, номер 3
|
Страницы: 3-4
Аннотация >>
Николай Николаевич Яненко - выдающийся математик и механик, ученый с очень широким диапазоном научных интересов.
|
|
С.В. Мелешко, Е. Шульц
Математический колледж, Институт науки, Технологический университет им. Суранари, Накхон Ратчасима, 30000, Таиланд
sergey@math.sut.ac.th
Ключевые слова: метод дифференциальных связей, инварианты Римана, уравнения газовой динамики, уравнения нелинейной упругости
Страницы: 5-14
Аннотация >>
Решения одномерных уравнений газовой динамики и уравнений, описывающих поведение нелинейно-упругого материала, сводятся к решению системы однородных дифференциальных уравнений, записанных в инвариантах Римана. Показано, что решение задачи Коши для такой системы, допускающей дифференциальную связь, сводится к решению системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Приведены примеры решений при определенных начальных данных.
DOI: 10.15372/PMTF20210301 |
|
Ю.Н. Григорьев1, С.В. Мелешко2, П. Сириват3
1Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
grigor@ict.nsc.ru
2Математический колледж, Институт науки, Технологический университет им. Суранари, Накхон Ратчасима, 30000, Таиланд
sergey@math.sut.ac.th
3Институт науки, Университет Мэ Фа Луанг, Чианг Рай, 57100, Таиланд
piyanuch.sir@mfu.ac.th
Ключевые слова: колебательно-возбужденный газ, одномерные нестационарные уравнения, допустимая алгебра Ли, автомодельные решения
Страницы: 15-24
Аннотация >>
Проведен полный групповой анализ системы одномерных нестационарных уравнений динамики колебательно-возбужденного газа в случае цилиндрической и сферической симметрии. Показано, что допустимая алгебра Ли не содержит оператор растяжения независимых переменных, с которым для аналогичной системы уравнений идеального газа связаны известные автомодельные решения задач с сильными ударными волнами. Предложена модификация характерного времени релаксации, позволившая дополнить допустимую алгебру Ли системы оператором одновременного растяжения независимых переменных и ввести класс автомодельных решений. На примере задачи о сильном линейном взрыве показано, что решение модифицированной системы уравнений является физически непротиворечивым и достаточно точно описывает известный эффект отставания колебательной температуры от статической за фронтом волны.
DOI: 10.15372/PMTF20210302 |
|
А.В. Бойко, А.В. Довгаль, В.В. Козлов, А.М. Сорокин
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
boiko@itam.nsc.ru
Ключевые слова: отрыв ламинарного потока, пространственно-временная модуляция течения, гидродинамическая неустойчивость, переход к турбулентности
Страницы: 25-37
Аннотация >>
Приведен обзор полученных авторами в последние годы результатов исследований устойчивости течений с отрывом ламинарного пограничного слоя в условиях их пространственно-временной модуляции. Эти результаты дают представление о влиянии периодических неоднородностей отрывной зоны на развитие ее гидродинамических возмущений и переход в турбулентное состояние вблизи поверхности тела, обтекаемого низкоскоростным воздушным потоком.
DOI: 10.15372/PMTF20210303 |
|
В.Н. Гребенев1, А.Г. Деменков2,3, Г.Г. Черных1
1Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, Новосибирск, 630090, Россия
vngrebenev@gmail.com
2Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
demenkov@itp.nsc.ru
3Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, 630073, Россия
Ключевые слова: метод дифференциальных связей, полуэмпирические модели турбулентности, алгебраическое представление момента третьего порядка, численное моделирование
Страницы: 38-47
Аннотация >>
Установлено, что локально-равновесное приближение (алгебраическая параметризация тройных корреляций турбулентных флуктуаций вертикальной компоненты скорости) в задаче о плоском безымпульсном турбулентном следе является дифференциальной связью для модели третьего порядка замыкания. Приведены результаты численных экспериментов, подтверждающие реализуемость используемой известной алгебраической параметризации этого корреляционного момента третьего порядка.
DOI: 10.15372/PMTF20210304 |
|
В.М. Ковеня1,2
1Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, Новосибирск, 630090, Россия
kovenya@ict.nsc.ru
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
Ключевые слова: уравнения Навье-Стокса, конечно-объемные схемы, алгоритмы расщепления, сверхзвуковые течения
Страницы: 48-59
Аннотация >>
Для численного решения записанных в интегральной форме уравнений Навье - Стокса для сжимаемого газа предложены неявные конечно-объемные алгоритмы предиктор-корректор, основанные на методе расщепления, и исследованы их свойства. Рассмотрен экономичный алгоритм расщепления уравнений по физическим процессам и пространственным переменным. Найдены численные решения двумерных и пространственных задач аэродинамики, проведено сравнение с известными результатами расчетов. Выполненные оценки и расчеты позволяют сделать вывод об эффективности предлагаемых алгоритмов.
DOI: 10.15372/PMTF20210305 |
|
А.С. Верещагин1,2,3, В.М. Фомин1,2,3, В.Н. Зиновьев1, И.В. Казанин1,2, А.Ю. Пак1, В.А. Лебига1,2,3
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СO РАН, Новосибирск, 630090, Россия
vereshchag@itam.nsc.ru
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
fomin@itam.nsc.ru
3Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, 630073, Россия
lebiga@itam.nsc.ru
Ключевые слова: гелий, природный газ, микросферы, разделение, математическое моделирование, гармоники, обыкновенные дифференциальные уравнения, матричная экспонента
Страницы: 60-70
Аннотация >>
Разрабатывается математический аппарат для описания сорбции гелия микросферами при их дисперсионном распределении. Выводится аналитическое решение исследуемой задачи и на его основе проводится разложение экспериментальных зависимостей степени поглощения гелия микросферами от времени на гармоники, что позволяет выполнить анализ временных характеристик сорбционного процесса.
DOI: 10.15372/PMTF20210306 |
|
С.П. Киселев
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
kiselev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: молекулярная динамика, нанокристалл, титан, алюминий, интерметаллид, разрушение, одноосное растяжение, нагрев, пластическая деформация
Страницы: 71-79
Аннотация >>
Представлены результаты численного моделирования методом молекулярной динамики разрушения нанокристаллов интерметаллида TiAl3 при одноосном растяжении в широком диапазоне температур (300 ~ 1200 K). Показано, что при растяжении нанокристаллов интерметаллидов TiAl3, нагретых до температуры порядка 1000 K, сначала происходит фазовый переход из кристаллического состояния в жидкое, а затем их разрушение. Разрушению нагретой нанопроволоки из TiAl3 предшествует деформация в режиме сверхпластичности.
DOI: 10.15372/PMTF20210307 |
|
С.М. Аульченко, Е.В. Картаев
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
aulchsm@mail.ru
Ключевые слова: диоксид титана, диоксид кремния, композитная частица, плазмохимический реактор, односкоростная многокомпонентная среда, гомогенная и гетерогенная реакции, коагуляция
Страницы: 80-90
Аннотация >>
Представлены результаты исследования влияния закалочной струи воздуха на физико-химические свойства и морфологию частиц диоксида титана, диоксида кремния и композитных частиц TiO2-SiO2, синтезируемых с помощью одностадийного хлоридного метода в плазмохимическом реакторе проточного типа. Результаты расчетов и анализа образцов показывают, что возможно управление физико-химическими свойствами порошка и морфологией его частиц. Показано, что результаты математического моделирования синтеза частиц TiO2 и SiO2 хорошо согласуются с результатами проведенных экспериментов.
DOI: 10.15372/PMTF20210308 |
|
Ю.Я. Трифонов
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
trifonov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: вязкое течение пленок, двухслойное течение Пуазейля, нелинейные волны, устойчивость
Страницы: 91-104
Аннотация >>
Рассмотрена линейная и нелинейная устойчивость двухслойного течения Пуазейля в горизонтальном канале и проведено сравнение с результатами исследования устойчивости такого течения в вертикальном канале. На первом этапе линеаризованы уравнения Навье-Стокса в обеих фазах и путем решения спектральной задачи определена динамика периодических возмущений в широком диапазоне значений числа Рейнольдса жидкости и скорости газа. Рассчитаны нейтральные и наиболее быстро растущие возмущения неустойчивой моды. На втором этапе с использованием полных уравнений Навье-Стокса для обеих жидкостей рассчитаны нелинейные волновые режимы течения Пуазейля в горизонтальном канале.
DOI: 10.15372/PMTF20210309 |
|
О.Ф. Воропаева1, Ч.А. Цгоев1,2, Ю.И. Шокин1
1Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, Новосибирск, 630090, Россия
vorop@ict.nsc.ru
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
smotca1595@gmail.com
Ключевые слова: математическая модель, инфаркт миокарда, демаркационное воспаление, триггерный механизм, задача Коши, уравнения реакции-диффузии, метод дробных шагов
Страницы: 105-117
Аннотация >>
Выполнено численное исследование динамики гибели клеток сердечной мышцы при инфаркте миокарда в период острой фазы заболевания. Задача рассматривается в локальной и пространственно-распределенной постановках. Адекватность математической модели подтверждают количественно согласующиеся результаты численного решения задачи и экспериментальные данные. С использованием принятых моделей исследован триггерный механизм перехода от благоприятного сценария развития острого инфаркта миокарда к сценарию, характеризующемуся быстрым увеличением уровня повреждения миокарда на третьи - пятые сутки инфаркта. Для этих сценариев развития инфаркта исследован процесс формирования демаркационного воспаления. Показано, что результаты исследований, включая оценки эффективности цитокиновых противовоспалительных терапевтических стратегий, согласуются с известными данными лабораторных исследований.
DOI: 10.15372/PMTF20210310 |
|
С.Д. Слепцов1, Н.А. Саввинова2, М.А. Гришин1
1Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
sleptsov@itp.nsc.ru
2Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова, Якутск, 677000, Россия
nasavv@mail.ru
Ключевые слова: лед, плавление, задача Стефана, анизотропное рассеяние, селективность, транспортное приближение
Страницы: 118-125
Аннотация >>
С использованием методов математического моделирования в однофазной постановке задачи Стефана проведено исследование таяния льда, содержащего пузырьки воздуха, при облучении слоя льда искусственным источником теплового излучения. Для численного решения радиационной части задачи радиационно-кондуктивного теплообмена в слое льда применен модифицированный метод средних потоков, учитывающий объемное поглощение и рассеяние излучения в среде, а также селективный характер излучения. Для учета анизотропного рассеяния излучения пузырьками воздуха использовалось транспортное приближение. Показано, что результаты расчетов удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.
DOI: 10.15372/PMTF20210311 |
|
Д.Ю. Легостаев, С.П. Родионов
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Тюмень, 625026, Россия
legostaevdy@yandex.ru
Ключевые слова: двухфазная фильтрация, модель дискретных трещин, трещиновато-пористая среда, пороупругость
Страницы: 126-136
Аннотация >>
На основе моделей пороупругости и дискретных трещин проведено численное исследование процессов фильтрации в деформируемых трещиновато-пористых средах. Изучено влияние напряженно-деформированного состояния среды на ее фильтрационные свойства. Исследован процесс вытеснения нефти из трещиноватых пластов. Показано, что сжимающие напряжения оказывают существенное влияние на эффективность вытеснения нефти. Проведены расчеты для трех вариантов случайно созданных систем трещин с различной степенью связности.
DOI: 10.15372/PMTF20210312 |
|
В.И. Корнилов1, Е.А. Шквар2,3
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
kornilov@itam.nsc.ru
2Чжэцзянский педагогический университет, Цзиньхуа, 321004, Китай
shkvar.eugene@qq.com
3Институт гидромеханики НАН Украины, Киев, 03680, Украина
Ключевые слова: турбулентный пограничный слой, тело вращения, эксперимент, численный расчет, свойства течения
Страницы: 137-147
Аннотация >>
Выполнен расчетно-экспериментальный анализ свойств и особенностей турбулентного пограничного слоя на удлиненном осесимметричном теле вращения в условиях его обтекания несжимаемым потоком при числе Рейнольдса ReL = 4,33 x 106. Показано, что экспериментальные значения локальных и интегральных параметров пограничного слоя на теле вращения с удовлетворительной точностью согласуются с данными численного расчета, выполненного путем решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса с использованием низкорейнольдсовой версии (k-w)-SST-модели турбулентности. Полученные данные свидетельствуют о необходимости тщательного профилирования кормовой части тела вращения с целью минимизации потерь, обусловленных донным сопротивлением заднего торца.
DOI: 10.15372/PMTF20210313 |
|
А.Е. Краус, Е.И. Краус, И.И. Шабалин, А.Е. Бузюркин
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
akraus@itam.nsc.ru
Ключевые слова: ударная волна, керамические включения, гетерогенная среда, градиентный материал, относительная амплитуда, длительность импульса
Страницы: 147-157
Аннотация >>
Численно исследован процесс распространения короткого импульса сжатия в гетерогенных мишенях, содержащих керамические включения различного размера. Рассмотрен случай гетерогенной среды с включениями макроскопического размера. Показано, что во всех мишенях начальная форма ударного импульса в процессе распространения эволюционирует в форму, соответствующую упругому напряженно-деформированному состоянию, в котором его амплитуда и длина не зависят от пройденного расстояния. Обнаружено, что для гетерогенных материалов с включениями большого размера скорость уменьшения амплитуды импульса больше, чем для гетерогенных материалов с включениями малых размеров.
DOI: 10.15372/PMTF20210314 |
|
Е.Б. Бутаков, В.А. Кузнецов, А.В. Минаков, А.А. Дектерев, С.В. Алексеенко
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
e_butakov@mail.ru
Ключевые слова: факелы, горение пылеугольной взвеси, воспламенение, математическая модель
Страницы: 158-164
Аннотация >>
Проведена адаптация математической модели диффузионного горения газа при различных расходах CO-H2 и постоянном расходе угля. Показано, что результаты расчета основных характеристик пламени удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными и позволяют определить структуру пылегазового потока, состав газа, температуру частиц и газа, степень выгорания углерода и др. Предложенная модель позволяет проводить анализ устойчивости горения газоугольного пламени и переходных процессов, сопровождающих изменение режимов подачи топливно-окислительной среды.
DOI: 10.15372/PMTF20210315 |
|
Е.Ю. Шадрин, И.С. Ануфриев, О.В. Шарыпов
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
evgen_zavita@mail.ru
Ключевые слова: водоугольное топливо, пневматическая форсунка, теневой метод, совместное сжигание
Страницы: 165-171
Аннотация >>
Исследуются процессы распыления и сжигания водоугольного топлива с помощью пневматической форсунки, работа которой основана на использовании пристенных и кумулятивных струй и эффекта Коанда. С помощью теневого метода определен дисперсный состав капель водоугольного топлива на выходе из форсунки. В области воспламенения топлива характерный размер капель в потоке составляет 20 мкм, размер частиц угля - 100 мкм. Результаты экспериментов на неохлаждаемом огневом стенде с неохлаждаемой топкой мощностью 5 МВт показали возможность совместного эффективного сжигания водоугольного топлива и измельченного каменного угля c использованием разработанной горелки.
DOI: 10.15372/PMTF20210316 |
|
В.И. Пеньковский, Н.К. Корсакова
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
penkov@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: фильтрация, вложенные континуумы, термальные воды, замкнутая циркуляция, разнесенный диполь
Страницы: 172-179
Аннотация >>
На основе модели пласта в виде гетерогенной структуры, состоящей из непересекающихся континуумов, один из которых вложен в другой, исследуется случай двумерного движения термальных вод под действием двух скважин, составляющих разнесенный диполь. Выполнены расчеты для конкретных физических параметров пласта и действующих скважин.
DOI: 10.15372/PMTF20210317 |
|
И.Д. Зверков1,2, А.В. Крюков1,2
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
zverkov@itam.nsc.ru
2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, 630073, Россия
kryukov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: пограничный слой, крыло с волнистой поверхностью, вариоформное крыло, ламинарный отрывной пузырь, турбулентный отрыв, аэродинамические характеристики крыла
Страницы: 180-198
Аннотация >>
Представлен способ улучшения аэродинамических характеристик малоразмерных летательных аппаратов, основанный на таких фундаментальных газодинамических явлениях, как локальный отрыв пограничного слоя с образованием так называемых отрывных пузырей, отрыв турбулентного пограничного слоя и срыв потока с передней кромки крыла, изменяющий всю структуру течения при обтекании тела. Приводится обзор работ, устанавливающих взаимосвязь перечисленных явлений, и работ, описывающих способ воздействия, устраняющего неблагоприятные последствия отрыва потока с помощью волнистой поверхности крыла. Этот метод рассматривается как перспективный и простой в реализации, определяются области его применимости и приведены критерии оптимизации волнистости поверхности крыла для конкретных условий эксплуатации. Приведены результаты исследований, показывающие, что использование волнистой поверхности на крыльях или лопастях летательных аппаратов может улучшить их аэродинамические характеристики. Отмечены структурные элементы пограничного слоя, такие как локальные отрывные пузыри или общая отрывная зона, и приведены критерии их появления, что способствует верификации численных экспериментов.
DOI: 10.15372/PMTF20210318 |
|
В.Л. Окулов1,2,3, Я. Фукумото4
1Институт теплофизики им. C. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
vaok@dtu.dk
2Датский технический университет, Люнгбю, 2800, Дания
3Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
4Институт индустриальной математики Университета Кюсю, Фукуока, 819-0395, Япония
yasuhide@imi.kyushu-u.ac.jp
Ключевые слова: вихревая динамика, винтовой вихрь, вихревые нити, десингуляризация, регуляризация численных решений
Страницы: 199-205
Аннотация >>
Проведена оценка точности численных расчетов динамики вихревых нитей с помощью метода усечения на примере движения винтовых вихрей. В случае винтовых вихрей с равномерным распределением завихренности в ядре типа ядра Рэнкина существует еще два аналитических подхода к решению задачи, с помощью которых определено допустимое минимальное расстояние между вихревыми нитями или их элементами для обеспечения точности вычислений при использовании метода усечения. Установлена ошибка, возникающая в расчетах с использованием метода усечения в случае сближения витков винтового вихря.
DOI: 10.15372/PMTF20210319 |
|
