Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Поиск по журналу

Прикладная механика и техническая физика

2004 год, номер 6

1.
Новый вариант термодинамически согласованной модели максвелловской вязкости

С. К. Годунов
Институт математики им. С. Л. Соболева, 630090 Новосибирск;
E-mail: godunov@math.nsc.ru
Ключевые слова: производящий потенциал, гиперболичность,тензор Бюргерса, калибровочная инвариантность
Страницы: 3-13

Аннотация >>
Описана формализация эволюционных уравнений механики сплошной среды в виде галилеево-инвариантной недивергентной гиперболической системы. Особое внимание уделено пополнению системы дополнительными уравнениями, необходимыми для справедливости законов сохранения. Предложен новый вариант максвелловских релаксационных членов, не противоречащих дополнительным уравнениям и обеспечивающих калибровочную инвариантность.


2.
Экспериментальное исследование влияния толщины газовой фазы на устойчивость и структуру течения в двухслойной системе жидкость — газ

А. И. Мизёв
Пермский государственный университет, 614990 Пермь;
E-mail: mizev@psu.ru
Ключевые слова: термокапиллярная конвекция, двухслойная система
Страницы: 14-18

Аннотация >>
Экспериментально исследована устойчивость двухслойной системы жидкость—газ при переменном соотношении толщин слоев фаз. Обнаружена зависимость критического значения числа Марангони и характерного размера конвективных структур от соотношения толщин газовой и жидкой фаз. Показано, что при соотношении, большем десяти, газовый слой можно рассматривать как бесконечный.


3.
Математическое моделирование двухфазных конвективных течений с малыми частицами

И. М. Васенин, Н. Н. Дьяченко, К. Е. Ёлкин, Р. К. Нариманов
Томский государственный университет, 634050 Томск;
E-mail: dekanat@ftf.tsu.ru
Ключевые слова: конвективное течение, двухфазная среда, концентрация частиц
Страницы: 19-25

Аннотация >>
Рассматривается двухфазное конвективное течение, конвекция в котором вызвана концентрационными неоднородностями частиц твердой фазы. Применение предлагаемой математической модели иллюстрируется на примере расчета течений двухфазной среды в жалюзийном отстойнике.


4.
Воздействие ударного импульса на плавающий ледяной покров

В. М. Козин, А. В. Погорелова
Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН, 681005 Комсомольск-на-Амуре
E-mail: sasha@imim.ru
Ключевые слова: импульсная нагрузка, изгибно-гравитационная волна, разрушение ледяного покрова
Страницы: 26-30

Аннотация >>
Представлено теоретическое и экспериментальное исследование колебаний вязкоупругой пластины, лежащей на упругом жидком основании, при воздействии на нее импульсной нагрузки. Проанализировано влияние переменной глубины водоема, толщины пластины и времени релаксации деформаций на величину амплитуды колебаний пластины, на длину и кривизну профиля изгибно-гравитационной волны. Получено хорошее согласование теоретических и экспериментальных результатов.


5.
Использование дискретного преобразования Фурье для изучения динамики волновых пакетов

В. А. Жаров
Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, 140180 Жуковский;
E-mail: flumec@progtech.ru
Ключевые слова: волны Толлмина-Шлихтинга, преобразование Фурье, пограничный слой
Страницы: 31-37

Аннотация >>
Предложена методика решения уравнений, описывающих динамику волновых пакетов волн Толлмина —Шлихтинга в пограничном слое. Используется метод расщепления исходной задачи на линейную и нелинейную части на каждом шаге по времени. Линейная часть решается с использованием уравнения для спектральных компонентов волнового пакета с последующим Фурье-преобразованием из пространства волновых чисел в физическое пространство. В физическом пространстве решается система обыкновенных дифференциальных уравнений. Фурье-преобразование осуществляется с помощью библиотечной процедуры быстрого преобразования Фурье. В качестве примеров решены задачи линейной динамики волнового пакета, сосредоточенного в окрестности области неустойчивости (т. е. Множества волновых векторов в пространстве волновых чисел, для которых мнимая часть собственной частоты волн Толлмина — Шлихтинга положительна) и нелинейной динамики волнового пакета, перекрывающего область неустойчивости.


6.
Высокочастотные изменения ориентации нематических жидких кристаллов в скрещенных электрических полях радиочастотного диапазона

В. М. Клементьев, С. И. Трашкеев, П. А. Стаценко, Т. Д. Валинуров
Институт лазерной физики СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mail: root@lateh.nsk.ru
Ключевые слова: жидкий кристалл, аттрактор, стохастика, эффект Фредерикса
Страницы: 38-52

Аннотация >>
На основе численных расчетов и экспериментально исследована динамика ориентации директора нематического жидкого кристалла, находящегося в скрещенных электрических полях радиочастотного диапазона. Показано, что такая система является физическим объектом нелинейной динамики. В зависимости от параметров задачи наблюдались следующие режимы состояний директора: стационарные (аналог беспорогового перехода Фредерикса), периодические, квазипериодические (многомодовые) и стохастические типа странного аттрактора. В расчетах все состояния получены из решения детерминированной системы двух нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка, зависящих от времени, в которых отсутствует электрогидродинамическая часть. Все виды полученных решений вплоть до стохастических наблюдались экспериментально.


7.
Глубина над уступом дна канала после распада разрыва уровня свободной поверхности

А. В. Гусев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mail: bukreev@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: ровное дно, сухое и обводненное дно, подтопленный и неподтопленный режимы, гидравлический прыжок, волна понижения уровня
Страницы: 53-57

Аннотация >>
Приведены экспериментальные данные о глубине над уступом дна прямоугольного канала после удаления щита, создающего начальный перепад уровней свободной поверхности. Показано, что при достаточно большой высоте уступа эта глубина примерно на 40% меньше, чем получено в первом приближении теории мелкой воды.


8.
Исследование неравномерности распределения скорости в слое смешения недорасширенной струи методом электроразрядного трассирования потока

В. И. Запрягаев, А. П. Петров, А. В. Солотчин
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mail: zapr@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковая недорасширенная струя, слой смешения, вихри Тейлора-Гёртлера, искровое трассирование потока
Страницы: 58-64

Аннотация >>
Методом искрового трассирования измерены продольные и радиальные компоненты скорости в слое смешения недорасширенной струи. Неравномерность распределения газодинамических параметров течения в данной области обусловлена продольными вихревыми структурами гёртлеровского типа.


9.
Электромагнитное зондирование пластов, содержащих нефть и газ

Н. К. Корсакова, В. И. Пеньковский
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mail: penkov@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: трехфазная фильтрация, массообмен, электрическая проводимость, фильтрат бурового раствора, электромагнитное зондирование
Страницы: 65-71

Аннотация >>
Предлагается математическая модель, описывающая изменение электрической проводимости прискважинной зоны при пробуривании коллекторов, содержащих три несмешивающиеся фазы: нефть, газ и относительно небольшое количество соленой природной воды. Предполагается, что проходка скважины осуществляется на основе водного глинистого раствора, процесс массообмена между подвижным фильтратом и неподвижной природной водой протекает бесконечно быстро, а вытеснение газовой фазы происходит в рамках поршневой схемы. Перераспределение несмешивающихся фаз описывается общепринятыми уравнениями Бакли — Леверетта. Интерпретация электромагнитного отклика среды основана на ранее предложенном методе вероятностных сверток.


10.
Особенности зон внедрения при бурении горизонтальных скважин

В. В. Шелухин, И. Н. Ельцов*
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск.
*Институт геофизики СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mails: shelukhin@hydro.nsc.ru, yeltsov@uiggm.nsc.ru
Ключевые слова: фильтрация, горизонтальная скважина, фронт вытеснения
Страницы: 72-82

Аннотация >>
Предложена математическая модель зоны проникновения бурового раствора при бурении горизонтальных скважин. Основное предположение — малое различие плотностей внедряемой и пластовой жидкостей. Определена гравитационная асимметрия фронта внедрения и установлено, что со временем одна из его точек становится аномальной и вся зона внедрения теряет выпуклость. Показано, что основная причина асимметрии — различие плотностей. Если закачивается более легкий раствор, то фронт “всплывает”; если раствор тяжелее, то фронт “оседает”. Аномальная точка фронта появляется под скважиной или над ней в зависимости от удельного веса бурового раствора. В случае, когда буровой раствор легче пластовой жидкости, особое свойство точки фронта, лежащей непосредственно под центром скважины, проявляется в том, что со временем она оказывается продвинутой вниз менее, чем соседние точки фронта слева и справа, если продвижение отсчитывать от горизонтальной оси, проходящей через центр скважины. Эта особенность наиболее ярко выражена при небольшом перепаде давления в скважине и пласте, равном некоторому критическому значению: в таких условиях указанная точка фронта вообще является неподвижной. При больших перепадах давления расширение фронта во всех направлениях происходит практически одинаково.


11.
Дифференцирование функционалов энергии в двумерной теории упругости для тел, содержащих криволинейные трещины

Е. М. Рудой
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mail: rem@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: упругость, трещина, критерий Гриффитса, вариационное неравенство, производная функционала энергии, негладкая область
Страницы: 83-94

Аннотация >>
Рассматриваются уравнения двумерной теории упругости в негладких областях. Области содержат криволинейные трещины, длина которых может меняться. На берегах трещин задаются условия в виде неравенств, описывающих взаимное непроникание берегов трещин. Доказана сходимость решений задач равновесия с возмущенной трещиной к решению задачи равновесия с невозмущенной трещиной в соответствующем пространстве. Получена производная функционала энергии по длине криволинейной трещины.


12.
Анализ двух нелинейных моделей хрупкого разрушения твердых тел

А. В. Шутов
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mail: shutov@ngs.ru
Ключевые слова: механика деформируемого твердого тела, метод конечных элементов, механика разрушения, хрупкое разрушение
Страницы: 95-102

Аннотация >>
Рассмотрены два типа нелинейных определяющих соотношений хрупкого материала в случае плоского напряженного состояния: изотропные и ортотропные. Алгоритмы численного решения разработаны с использованием метода конечных элементов. Полученные модели материала введены в вычислительный комплекс PIONER. С помощью решения тестовой задачи о распространении трещины для этих моделей материала исследуется вопрос корректности определения линии трещины. В то время как применение изотропной модели дает зависящие от ориентации сетки результаты, ортотропная модель позволяет получить адекватное решение. Отмечается близость решений, полученных по изотропной модели и по схеме исключения разрушенных элементов.


13.
Решение задачи о гравитационном сжатии слоистого шара (на примере земли)

Л. В. Баев, В. Н. Солодовников
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mail: volk@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: Земля, адиабатическое или изотермическое снятие напряжений, изотропная гиперупругость, механические характеристики
Страницы: 103-115

Аннотация >>
Решается задача о сферически симметричном гравитационном сжатии изотропного гиперупругого слоистого шара, которым представляется область Земли, лежащая ниже границы Мохоровичича. По известным механическим характеристикам Земли в сжатом состоянии находятся ее характеристики в недеформированном состоянии, получаемом при осуществлении адиабатического или изотермического процессов снятия напряжений. Напряженное состояние существенно отличается от состояния чисто гидростатического сжатия. Минимальная объемная деформация сжатия и максимальное радиальное удлинение осуществляются не на границе шара, а в глубине на некоторых расстояниях от границы.


14.
Расчет полей внутренних напряжений для плоскодеформированного состояния упругого тела с дислокациями

О. В. Белай, С. П. Киселев*
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, 630090 Новосибирск.
*Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mail: kiselev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: внутренние напряжения, деформации, дислокации, упругость
Страницы: 116-123

Аннотация >>
Представлены результаты численных расчетов внутренних напряжений в материале для случая плоской деформации. Показана зависимость распределения напряжений от пространственной структуры дислокаций.


15.
Описание необратимой деформации материалов с памятью формы в терминах двухуровневой феноменологической модели

И. М. Голиборода, И. В. Кузьо, К. Н. Русинко
Национальный университет “Львивська Политехника”, 79013 Львов, Украина;
E-mail: iholybor@polynet.lviv.ua
Ключевые слова: мартенситное преобразование, эффект памяти формы, нелинейная деформация, феноменологическая модель
Страницы: 124-132

Аннотация >>
Рассматривается обобщение двухуровневой феноменологической модели нелинейной деформации поликристаллов для описания и прогнозирования необратимой деформации современных материалов с памятью формы. Учитывается влияние различных групп остаточных микронапряжений на деформационный процесс. Продемонстрирована применимость модели для эффективного описания и прогнозирования деформационного поведения материалов с эффектом памяти формы при циклических термомеханических испытаниях.


16.
Продольно-поперечный изгиб слоистых балок в трехмерной постановке

Г. Л. Горынин, Ю. В. Немировский*
Югорский государственный университет, 628012 Ханты-Мансийск.
*Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mails: gsibadi@hmansy.wsnet.ru, shulgin@itam.nsc.ru
Ключевые слова: многослойные конструкции, продольно-поперечный изгиб
Страницы: 133-143

Аннотация >>
Пространственные уравнения теории упругости для слоистых балок решаются с помощью метода асимптотического расщепления без введения дополнительных гипотез и ограничений.


17.
Уравнения плоского напряженного состояния при условии пластичности Мизеса — Шлейхера

А. М. Коврижных
Новосибирский военный институт, 630117 Новосибирск;
E-mail: akovr@sibmail.ru
Ключевые слова: пластичность, разрушение, гиперболичность, критерий прочности Мизеса-Шлейхера
Страницы: 144-153

Аннотация >>
Для плоского напряженного состояния получены системы уравнений пластичности для напряжений и скоростей, основанные на критерии Мизеса — Шлейхера. Установлены области эллиптичности и гиперболичности этих систем, определены предельные напряжения и направления разрушения, которые отождествляются с характеристиками уравнений для поля скоростей. Получено хорошее согласование с результатами экспериментов на пластичных и хрупких материалах.


18.
Моделирование энергопоглощения в стали при обработке мощными высокочастотными импульсами различной частоты

В. Г. Щукин, В. В. Марусин
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск;
E-mail: marusin@itam.nsc.ru
Ключевые слова: высокочастотный импульсный нагрев, сталь, фазовые превращения, моделирование
Страницы: 154-168

Аннотация >>
На основе разработанной ранее модели тепловых, электромагнитных и структурно-фазовых процессов в поверхностных слоях углеродистых сталей при воздействии на них высокочастотных импульсов проведено исследование закономерностей тепловыделения в этих слоях в диапазоне разрешенных частот поля от 66 кГц до 40,12 МГц. За основной энергетический параметр, характеризующий интенсивность высокочастотной обработки, взят удельный поток энергии электромагнитного поля. Получены частотные зависимости динамики нагрева стали до точки ликвидуса для практически важных режимов обработки с ⟨W⟩ = 108 и 2 · 108 Вт/м2 при ширине зоны воздействия импульса на поверхности стали 1,5 и 4 мм. По данным численных расчетов построены зависимости удельного потока энергии от максимальной температуры поверхности, которые в совокупности с данными численного моделирования структурно-фазовых превращений в зерне стали позволяют выбрать оптимальные режимы упрочнения при различных частотах.


19.
Моделирование формы свободной поверхности при лазерной резке металлов. 1. Влияние поляризации гауссова пучка на форму образующейся поверхности

О. Б. Ковалев, А. В. Зайцев
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск;E-mails: kovalev@itam.nsc.ru, zaitsev@gorodok.net
Ключевые слова: лазерное излучение, поляризация,поглощение, металл, газолазерная резка, моделирование
Страницы: 169-177

Аннотация >>
Рассмотрена пространственная задача описания формы поверхности, образующейся в результате взаимодействия лазерного излучения с веществом в процессах лазерной резки металлов. Проанализировано влияние поляризации излучения (линейной, эллиптической и круговой) на коэффициент поглощения, для расчета которого предложена обобщенная формула, учитывающая пространственную ориентацию плоскости падения излучения. Численно исследовано влияние характеристик лазерного излучения на форму поверхности и глубину реза. Показано, что при генерации пучка с TEM00-модой предпочтительнее использовать эллиптическую поляризацию излучения с определенным соотношением полуосей, ориентированную по направлению перемещения луча.