В.И. Корнилов, А.Н. Попков
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия kornilov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: пограничный слой, турбулентность, распределенный вдув, удлиненное осесимметричное тело, перфорированный участок, трение, аэродинамическое сопротивление
Страницы: 4-26
Представлено обобщение преимущественно авторских исследований процесса вдува воздуха через перфорированный участок тела вращения большого удлинения при его осесимметричном обтекании в условиях несжимаемого течения. Проведен анализ результатов расчетно-экспериментальных исследований свойств течения, эффективности метода управления турбулентным пограничным слоем и перспектив его использования для тела вращения при малых дозвуковых скоростях, эквивалентных режиму взлета и посадки современного дозвукового транспортного самолета
Проведена оптимизация выдува тангенциальной струи на верхнюю поверхность сверхкритического трансзвукового профиля крыла гражданского самолета в режиме с колебаниями скачка уплотнения. Для моделирования обтекания профиля решаются двумерные уравнения Рейнольдса в нестационарной постановке. Уравнения замыкаются с помощью модели турбулентности Спаларта - Альмараса. Варьировались положение щелевого сопла и интенсивность выдува струи из него. Определено оптимальное положение струи с минимально возможной интенсивностью выдува, при которой происходит подавление колебаний скачка
Представлены результаты исследования влияния различных источников магнитного поля на размер капель, формирующихся в микрофлюидных потоках. В микрофлюидном устройстве с фокусировкой потока с использованием магнитных жидкостей на основе масла и воды, являющихся непрерывной фазой, получены прямые и обратные эмульсии. Формировались немагнитные включения различного объема в зависимости от выбранных параметров: расхода непрерывной фазы, конфигурации магнитного поля, положения магнита относительно оси устройства
Рассматривается периодическое обтекание пластин несжимаемой жидкостью при больших числах Рейнольдса и малых числах Келегана - Карпентера. Определяются диссипация энергии за период колебаний и коэффициенты сопротивления пластин. Исследуются двумерные задачи о поступательных и угловых колебаниях плоской пластины и пластины в форме дуги окружности, о поступательных колебаниях кругового цилиндра с симметрично расположенными на нем ребрами, об угловых колебаниях крестообразных пластин, а также задача о периодическом обтекании наклонного ребра на плоской стенке. Рассматривается трехмерная задача о поступательных и угловых колебаниях тонкого круглого диска. Все полученные зависимости для диссипации энергии и коэффициентов сопротивления представлены в аналитическом виде через коэффициенты интенсивности скоростей, которые характеризуют сингулярность скорости на острых кромках пластин при потенциальном обтекании идеальной жидкостью. Проведено сравнение некоторых полученных зависимостей с имеющимися численными и экспериментальными данными
М.П. Галанин, А.С. Родин
Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, Москва, Россия galan@keldysh.ru
Ключевые слова: твэл, термомеханический контакт, метод декомпозиции области, размазанная трещина, метод конечных элементов
Страницы: 99-109
Рассмотрена задача математического моделирования участка тепловыделяющего элемента (твэла), включающего ряд топливных таблеток и фрагмент оболочки, в осесимметричной постановке. Предполагается, что оболочка является термоупругопластическим телом, а таблетка - термоупругим телом с учетом растрескивания материала. Для численного моделирования теплового и механического контакта таблеток друг с другом и с оболочкой применены различные варианты метода декомпозиции области. Приведены результаты расчетов, которые описывают выход на номинальную мощность участка, содержащего 10 таблеток, выполнена оценка влияния растрескивания таблеток на термомеханическое состояние твэла
Я. Ву1,2, Г. Сунь1, С. Лю1, Ч. Ли1, Ш. Хань1 1Шанхайский технологический институт, Шанхай, Китай wuyan613613@126.com 2Шанхайский технологический центр исследований газовых месторождений, сверхтвердых покрытий и оборудования, Шанхай, Китай
Ключевые слова: лазерная сварка, алюминиевый сплав 6061, бескислородная медь марки TU1, сварное соединение Cu-Cu-Al, сварной шов, микроструктура
Страницы: 115-126
Изложены результаты исследования параметров лазерной сварки пластины из алюминиевого сплава 6061 с двумя слоями бескислородной меди марки TU1. Изучены процесс формирования шва и микроструктура сварного соединения Cu-Cu-Al при различных значениях параметров. Исследование макро- и микроструктуры сварного шва проводилось с использованием сканирующих электронных микроскопов Axio Observer D1M и Gemini SEM 300. Ширина и глубина ванны расплава, а также механические свойства сварного соединения Cu-Cu-Al изучались с использованием полуавтоматического прибора Eagle-MD и машины для проведения экспериментов на растяжение и сжатие YH-9002. Из девяти испытанных образцов лучшие характеристики имели образцы, полученные при мощности лазера 1600 Вт и скорости сварки 90 мм/с. Поверхность алюминиевой пластины имела более сложную металлографическую структуру, чем поверхность медной пластины
С использованием различных аналитических моделей течения Дарси в пористых средах изучены критические режимы течения и режимы течения в каналах при наличии препятствий. Получено аналитическое выражение для поперечной проницаемости каналов при наличии в них пространственно-периодических массивов непроницаемых цилиндров, которое описывает различные асимптотические режимы. Вычислена продольная проницаемость для квадратного массива цилиндров. Исследовано поперечное обтекание шестиугольных и квадратных массивов цилиндров с использованием разложений решения в случае малой концентрации и теории смазки при большой концентрации цилиндров. Рассмотрены трехмерные периодические массивы сферических препятствий. Формулы для силы сопротивления, оказываемого различными массивами препятствий, выводятся путем разложения формулы, справедливой при малых концентрациях препятствий. С помощью разложения формулы, справедливой при малой амплитуде волнистости, изучается течение Стокса через двумерные и трехмерные каналы с двумя волнистыми стенками. При различных значениях параметра волнистости получены компактные формулы для проницаемости в виде фактор-аппроксимаций. Рассмотрены различные степенные законы для течений с большими параметрами волнистости стенок канала, а также существующие разложения в случае малых амплитуд
Х. Юджель1, Д. Каплунов2, Н. Эге3, Б. Эрбаш3 1Башкентский университет, Анкара, Турция hazely@baskent.edu.tr 2Килский университет, Кил, Великобритания j.kaplunov@keele.ac.uk 3Эскишехирский технический университет, Эскишехир, Турция nsahin@eskisehir.edu.tr
Ключевые слова: теория полумембранных оболочек, плоская деформация, собственные частоты, асимптотический анализ
Страницы: 164-176
Рассматривается классическая гармоническая по времени задача о плоской деформации цилиндрической упругой оболочки, нагруженной жидкостью. Представлены результаты низкочастотного асимптотического анализа. Получены явные формулы для собственных частот. Сформулирована уточненная теория полумембранных оболочек. Показано, что инерция оболочки не оказывает существенного влияния на низшие собственные частоты. Установлено, что окружная компонента напряжения изменяется по параболическому закону
Исследуются эффективные тепловые характеристики композитных материалов, использующихся в теории твердотельного охлаждения. Рассматриваются два класса композитов: слоистые структуры, состоящие из большого количества наноразмерных слоев, и двухфазные зернистые композиты. Предполагается, что границы между средами являются неидеальными. При переходе через них температура испытывает скачок Капицы. Для получения эффективных характеристик слоистых структур используется матричный метод усреднения. Усреднение характеристик зернистых композитов основано на подходе Бруггемана. Получены формулы, учитывающие влияние межслойного сопротивления Капицы на усредненные тепловые характеристики структуры. Найдены выражения для средних значений тепловых источников
Г.И. Михасев
Харбинский технологический институт, Харбин, Китай mikhasev@hit.edu.cn
Ключевые слова: микро- и нанобалки, теория поверхностной упругости, асимптотическое интегрирование, сдвиг, уравнение движения, собственные колебания
Страницы: 214-225
Рассматривается малоразмерная упругая изотропная полоса-балка, нагруженная переменными объемными и поверхностными силами. На лицевых поверхностях учитываются поверхностные касательные напряжения и инерция в рамках поверхностной теории упругости Гуртина - Мурдоха. Методом асимптотического интегрирования уравнений двумерной теории упругости по толщине полосы выводятся асимптотически корректные уравнения, описывающие длинноволновую изгибную деформацию микро- и нанобалок с учетом сдвигов и поверхностных эффектов. Исследуется влияние поверхностных напряжений и инерции на нижний спектр собственных колебаний металлических микро- и нанобалок. Показано, что поверхностная инерция оказывает такое же влияние на спектр собственных частот изгибных колебаний, как и поверхностные напряжения