Главная – Журналы – Поиск по журналам

Выполнено трехмерное прямое численное моделирование хаотической динамики свободной поверхности диэлектрической жидкости, находящейся во внешнем тангенциальном электрическом поле. В физической модели учитывается влияние энергетической накачки (внешнего воздействия), диссипации энергии (вязкости) и поверхностного натяжения. Показано, что при увеличении напряженности внешнего поля наблюдается переход от турбулентности дисперсионных капиллярных волн (при нулевом поле) к анизотропной электрогидродинамической волновой турбулентности. В предельном случае сильного поля, когда движение жидкости становится существенно анизотропным, формируется каскад мелкомасштабных капиллярных волн, распространяющихся перпендикулярно внешнему полю. В этом режиме движения реализуется новый спектр турбулентности, отличающийся от классического спектра капиллярной турбулентности.

Показана возможность изменения морфологии поверхности кремния при определенных параметрах тлеющего разряда. Установлено, что при обработке плазмой тлеющего разряда основным процессом, влияющим на морфологию поверхности, является окисление. В результате обработки в исследуемом диапазоне параметров наблюдаются различные стадии процесса окисления поверхности: образование равномерного оксидного слоя, формирование нано- и микроструктур оксида кремния. Показано, что указанные процессы приводят к модификации поверхности, которая приобретает устойчивые гидрофильные и супергидрофильные свойства.

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.

Изучено влияние скорости лазерного сканирования при переплаве поверхностного слоя нержавеющей стали марки 304 на его микроскопическую морфологию, твердость, шероховатость, адгезию и коррозионную стойкость. Данные проведенных экспериментов показывают, что в результате лазерного переплава поверхность подложки из нержавеющей стали марки 304 упрочняется. Установлено, что твердость по Виккерсу подложки до переплава равна 185, максимальная твердость после переплава - 248,9. С увеличением скорости сканирования шероховатость поверхности постепенно уменьшается, сила сцепления сначала увеличивается, а затем уменьшается. Максимальная сила сцепления составляет 26,1 Н. При скорости сканирования, равной 20 мм/с, распределение фаз в переплавленном слое более равномерное. Максимальный потенциал самокоррозии переплавленного слоя равен -718 В, плотность тока, при которой происходит самокоррозия, - 3,872 А/см². Показано, что в результате лазерного переплава свойства поверхностного слоя нержавеющей стали марки 304 улучшаются.

Для плоских течений приводятся результаты численного анализа уравнений фильтрации сильно смешиваемых жидкостей, полученных на основе двухмасштабной гомогенизации уравнений Навье-Стокса и Кана-Хиллиарда. Показано, что в общем случае тензор проницаемости является анизотропным. Для одномерных течений исследована динамика смешиваемости и показано, что вытеснение одной фазы путем закачки другой фазы может происходить даже при отсутствии перепада давления в образце

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.

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

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.

Исследованы микроструктура, качество поверхности и свойства покрытий теплозащитных экранов, полученных с использованием метода магнетронного напыления и метода гальванического покрытия. Установлено, что (Cr-Ag)-покрытие, полученное методом магнетронного напыления, более гладкое, его пористость и коэффициент излучения меньше, а твердость больше, чем у покрытия, полученного методом гальванического покрытия.

Предложен алгоритм решения обратной задачи формообразования оребренной панели из сплава АК4-1 (аналог сплавов AA2018, Al-Cu₂-Mg₂-Ni₁) при температуре, равной 200 °С. Задача сведена к решению вспомогательных прямых задач о напряженно-деформированном состоянии элементов конструкции панели. В качестве элементов конструкции принимались балки таврового сечения, которые подвергались чистому изгибу. Результирующий момент для получения целевой формы вычислен с использованием метода оптимизации Нелдера-Мида. Рассмотрены два способа получения изделия целевой формы: деформирование в условиях пластического течения и условиях ползучести. В используемых моделях материалов учитывалось различие механических свойств при растяжении и сжатии, а также наличие накопленных повреждений в материале. Расчеты проведены с учетом упругого распружинивания детали при снятии нагрузки.