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

Rambler's Top100

Rambler's Top100

Поиск по журналу

Прикладная механика и техническая физика

2006 год, номер 5

1.
Экспериментальное исследование и прямое численное моделирование развития возмущений в вязком ударном слое на плоской пластине

А. Н. Кудрявцев, С. Г. Миронов, Т. В. Поплавская, И. С. Цырюльников
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
alex@itam.nsc.ru, mironov@itam.nsc.ru, popla@itam.nsc.ru, tsivan@ngs.ru
Ключевые слова: уравнения Навье—Стокса, гиперзвуковой ударный слой, акустические возмущения
Страницы: 3-15

Аннотация >>
Проведено расчетно-экспериментальное исследование развития возмущений в гиперзвуковом вязком ударном слое на плоской пластине при его возбуждении акустическими волнами медленной моды. В экспериментах при числе Маха набегающего потока M∞ = 21 и числе Рейнольдса ReL = 1,44 · 105 измерены поперечные профили средней плотности и числа Маха, спектры пульсаций плотности и скорости роста естественных возмущений. Путем решения уравнений Навье— Стокса с использованием схемы сквозного счета высокого порядка выполнено прямое численное моделирование распространения возмущений. Установлено, что расчетные и экспериментальные данные, характеризующие поле среднего течения, интенсивность пульсаций плотности и скорости их роста, хорошо согласуются. Обсуждаются возможные механизмы генерации и развития возмущений в ударном слое при гиперзвуковых скоростях.


2.
К решению задачи об отражении линейных волн в флюиде от насыщенного этим флюидом пористого полупространства

В. Ш. Шагапов, А. Ш. Султанов, С. Ф. Урманчеев
Институт механики Уфимского научного центра РАН, 450054 Уфа;
shagapov@rambler.ru, aidarsh@mail.ru, imran@anrb.ru
Ключевые слова: ступенчатая ударная волна, пористое полупространство, скорость фильтрации, отраженная и проникающая волны
Страницы: 16-26

Аннотация >>
В акустическом приближении получены решения задачи об отражении ступенчатой волны давления в линейно сжимаемом флюиде от плоской границы пористой среды бесконечной протяженности, насыщенной тем же флюидом. На основе аналитических решений выполнен численный анализ с целью выявления особенностей отраженной и проникающей волн в зависимости от пористости и проницаемости пористого полупространства.


3.
Влияние акустических возмущений на свободно-конвективное течение

А. Н. Голованов
Томский государственный университет, 634050 Томск
fire@fire.tsu.tomsk.su
Ключевые слова: струя, свободно-конвективное течение, акустические возмущения
Страницы: 27-33

Аннотация >>
Экспериментально исследовано газодинамическое течение газа в осесимметричной конвективной струе. Показано, что при числах Грасгофа Gr = (0,4÷2,0)·106 течение в струе автомодельное. Акустические колебания, направленные перпендикулярно оси симметрии, трансформируют профили течения газа, при этом могут появиться два максимума температуры, расположенные не на оси. Полученные результаты свидетельствуют о зарождении неустойчивости течения в высокоградиентных областях.


4.
Плоская задача об ударе вертикальной стенкой по слою частично аэрированной жидкости

А. А. Коробкин
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
kaa@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: удар, аэрированная жидкость, приближение тонкого слоя
Страницы: 34-46

Аннотация >>
В рамках линейного приближения построено решение плоской нестационарной задачи об ударе вертикальной стенкой по слою жидкости, перемешанной с воздухом вблизи стенки и не содержащей пузырьков воздуха вдали от нее. Газожидкостная смесь моделируется однородной, идеальной и слабосжимаемой средой с редуцированной скоростью звука, зависящей от концентрации воздуха в газожидкостной смеси. Вне газожидкостного слоя жидкость принимается идеальной и несжимаемой. На начальной стадии удара течение жидкости и гидродинамическое давление определяются с использованием линейной теории потенциального движения неоднородной жидкости. Исследована зависимость амплитуды ударного давления на стенке от концентрации воздуха в газожидкостной прослойке и от толщины этой прослойки. При малой относительной толщине прослойки используется приближение тонкого слоя. Показано, что решение полной задачи стремится к приближенному решению, когда толщина прослойки уменьшается. Показано, что наличие газожидкостной прослойки приводит к осцилляциям давления на стенке. Получены оценки амплитуды давления и периода его осцилляций.


5.
Динамический метод определения аэродинамических характеристик моделей по результатам экспериментов в аэродинамических трубах кратковременного действия

А. Ф. Латыпов
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск;
latypov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: аэродинамическая труба, тензометрия, восстановление нагрузок
Страницы: 47-55

Аннотация >>
Разработана методика восстановления действующих нагрузок при испытаниях моделей в аэродинамических трубах кратковременного действия. Предполагается, что испытываемая модель с устройством измерения нагрузок является линейной динамической системой. Нормальные реакции системы на единичные нагрузки определяются экспериментально. Решение системы интегральных уравнений Вольтерры первого рода определяется в классе кусочно-постоянных функций. Приводятся примеры решений тестовой задачи с известным точным решением и задачи определения аэродинамических характеристик эталонной модели HB-2 по результатам измерений нагрузок в аэродинамической трубе.


6.
К проблеме обтекания осесимметричных тел большого удлинения потоком идеальной несжимаемой жидкости

В. Н. Белых
Институт математики им. С. Л. Соболева СО РАН, 630090 Новосибирск;
belykh@math.nsc.ru
Ключевые слова: задача обтекания, тело вращения, внешняя задача Неймана, ненасыщаемый численный алгоритм, экспоненциальная сходимость
Страницы: 56-67

Аннотация >>
На основе фундаментальных математических идей К. И. Бабенко разработаны принципиально новые—ненасыщаемые—алгоритмы численного решения задач осесимметричного обтекания потенциальным потоком идеальной жидкости тел вращения, в частности эллипсоида вращения с удлинением, равным 1000.


7.
Обтекание турбулентным потоком поперечной каверны с наклонными боковыми стенками. 1. Структура потока

А. Ю. Дьяченко, В. И. Терехов, Н. И. Ярыгина
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск
terekhov@itp.nsc.ru, yarygina@itp.nsc.ru
Ключевые слова: турбулентный поток, отрывное течение, пограничный слой, каверна, вихреобразование, поля давлений
Страницы: 68-76

Аннотация >>
Экспериментально исследован процесс вихреобразования и измерено распределение коэффициентов давления при обтекании полости небольшого удлинения с наклонными стенками. Угол наклона боковых стенок φ варьировался от 30 до 90°. Установлено, что в диапазоне углов наклона φ = 60 ÷ 70° течение в каверне становится неустойчивым. Происходит перестройка течения, в результате чего значительно изменяются распределения температуры поверхности и статического давления. Большие изменения и неравномерность характеристик для этих углов наблюдаются по размаху каверны на ее передней стенке и дне. При малых углах φ = 30, 45 ° имеет место резкий рост давления на задней стенке, что приводит к небольшому увеличению среднего по всей поверхности полости давления.


8.
О расходной характеристике в створе плотины после ее разрушения

В. И. Букреев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
bukreev@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: разрушение плотины, расходная характеристика, ровное дно, ступенька, уступ, порог, проран
Страницы: 77-87

Аннотация >>
Дан обзор имеющейся в литературе информации и приведены новые экспериментальные данные о глубине и расходе в створе плотины после ее полного и частичного разрушения. Показано, что при одном и том же значении избыточной начальной энергии верхнего бьефа в случае частичного разрушения плотины с образованием прямоугольного прорана удельный расход на единицу ширины прорана больше удельного расхода в случае полного разрушения плотины.


9.
Численное моделирование теплофизических процессов при лазерно-лучевой сварке с образованием парового канала

А. Н. Черепанов, В. П. Шапеев, В. М. Фомин, Л. Г. Семин
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН,
630090 Новосибирск; ancher@itam.nsc.ru
Ключевые слова: моделирование, лазерная сварка, теплоперенос, испарение, паровой канал, двухфазная зона, дендритная структура
Страницы: 88-96

Аннотация >>
Разработана квазидвумерная математическая модель лазерной сварки пластин из бинарного сплава с учетом испарения металла и образования парового канала. На основе этой модели построены разностный алгоритм и компьютерная программа. В качестве примера численно исследованы процессы плавления, испарения и затвердевания сплава при сварке встык алюминиевых пластин. Рассчитаны форма и глубина парового канала и сварочной ванны при заданных значениях мощности излучения и скорости сварки. С использованием полуэмпирических соотношений и полученных расчетных данных проведена оценка характерного размера дендритной структуры затвердевшего сплава.


10.
О пороговых силовых импульсах при откольном разрушении материалов

В. И. Смирнов
Петербургский государственный университет путей сообщения, 198103 Санкт-Петербург;
smirnov@VS13866.spb.edu
Ключевые слова: откол, временная зависимость прочности, пороговый силовой импульс, структурно-временной критерий
Страницы: 97-106

Аннотация >>
В рамках классической одномерной схемы рассмотрен процесс откольного разрушения. Результаты анализа использованы для прогнозирования динамических прочностных свойств некоторых конструкционных материалов, в частности рельсовых сталей. Получена зависимость времени разрушения материала от пороговой амплитуды и длительности нагружения. Предложена модель для сравнительной оценки динамической прочности материалов, построены соответствующие диаграммы. Показана возможность оптимизации процесса разрушения путем подбора длительности нагружения материала.


11.
Оптимизационная постановка эволюционной задачи о развитии трещины при квазихрупком разрушении

В. А. Ковтуненко, И. В. Сухоруков
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
kovtunenko@hydro.nsc.ru, ivs@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: трещина, квазихрупкое разрушение, вариационная задача с ограничением, условие непроникания, задача оптимизации
Страницы: 107-118

Аннотация >>
Предложена и изучена общая оптимизационная постановка эволюционной задачи, описывающей развитие трещины в теле с учетом необратимой работы пластической деформации, которая сопровождает распространение трещины. Для оптимальной трещины получены данные об H2-гладкости поля перемещений в теле и, следовательно, о конечности напряжений в вершине трещины. Для криволинейного пути развития трещины, заданного априори, доказана разрешимость задачи оптимизации (т. е. существование оптимальной трещины). В частном случае прямолинейного пути предложен обобщенный критерий роста трещины. Обсуждается вопрос о выборе пути развития трещины и проводится сравнение с известными критериями разрушения.


12.
Применение энергетического критерия разрушения для определения формы слабоискривленной трещины

С. А. Назаров, М. Шпековиус-Нойгебауер*
Институт проблем машиноведения РАН, 199178 Санкт-Петербург
Университет г. Кассель, 34132 Кассель, Германия; serna@snark.ipme.ru, specovi@mathematik.uni-kassel.de
Ключевые слова: слабоискривленная трещина, локальный и глобальный критерии разрушения Гриффитса, асимптотический анализ
Страницы: 119-130

Аннотация >>
Получена асимптотическая формула для приращения полной энергии при квазистатическом росте полубесконечной трещины в анизотропной упругой плоскости при сложном нагружении. Считается, что сдвиговые нагрузки много меньше разрывающих. Для определения формы слабоискривленной трещины использован критерий Гриффитса в двух вариантах: глобальном и локальном. Показано, в частности, что первый вариант приводит к неправдоподобному результату.


13.
Асимптотические модели дискретного оптимального управления деформированием упругой мембраны

И. И. Аргатов
Государственная морская академия им. С. О. Макарова, 199026 Санкт-Петербург;
argatov@home.ru
Ключевые слова: упругая мембрана, управление квазиточечными воздействиями, асимптотические модели
Страницы: 131-144

Аннотация >>
Рассмотрена сингулярно возмущенная статическая задача оптимального управления деформированием упругой мембраны с помощью внешних нагрузок (управление без ограничений), приложенных на нескольких удаленных друг от друга малых площадках. Целевой функционал равен сумме квадрата среднеквадратичной погрешности аппроксимации и квадрата нормы внешней нагрузки. Для построения асимптотических моделей применяется метод сращиваемых асимптотических разложений.


14.
Предельно-равновесное состояние втулки контактной пары при наличии трещин с пластическими концевыми зонами

В. М. Мирсалимов
Азербайджанский технический университет, AZ1073 Баку, Азербайджан;
irakon63@hotmail.com
Ключевые слова: втулка контактной пары, разрушение, трещина, пластическое течение
Страницы: 145-156

Аннотация >>
Рассматривается задача механики контактного разрушения для втулки фрикционной пары. Считается, что при многократном возвратно-поступательном движении плунжера происходит разрушение материала втулки при трении, вызванное контактным взаимодействием и сопровождаемое совместным действием нагрузки и температуры. Принято, что вблизи поверхности контакта втулки имеется несколько произвольно размещенных прямолинейных трещин с концевыми зонами. Исследуется напряженное состояние втулки при наличии областей, в которых берега трещин (или их часть) вошли в контакт.


15.
Ползучесть осесимметрично нагруженных пластин с учетом накопления повреждений в их материале

И. А. Банщикова, А. Ф. Никитенко
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
binna@ngs.ru, naf@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: ползучесть, параметр повреждаемости, время начала разрушения, осесимметрично нагруженные пластины
Страницы: 157-168

Аннотация >>
С использованием кинетической теории ползучести Работнова выполнен расчет напряженно-деформированного состояния и накопления повреждений в материале кольцевых и круглых осесимметрично нагруженных пластин в любой момент времени вплоть до начала разрушения. Показано, что решение задачи можно свести к решению аналогичной задачи в предположении установившейся ползучести материала. Для получения решения задачи неустановившейся ползучести известное решение задачи установившейся ползучести умножается на некоторые функции координат и времени, для определения которых выписана соответствующая система уравнений.


16.
Предсказание разрушения вблизи поверхностей трения в процессах обработки металлов давлением

С. Е. Александров, Е. А. Лямина
Институт проблем механики РАН, 119526 Москва;
sergeyaleksandrov@yahoo.com, lyamina@mail.northnet.ru
Ключевые слова: разрушение, трение, сингулярность, пластичность
Страницы: 169-174

Аннотация >>
Показано, что применение критерия разрушения, содержащего характерный линейный размер области течения, позволяет развить теорию разрушения вблизи поверхностей максимального трения в процессах обработки металлов давлением, учитывающую неограниченную эквивалентную скорость деформации, возникающей вблизи таких поверхностей. При формулировке критерия рассмотрена модель идеально жесткопластического тела. Отмечается, что подход может быть обобщен на более сложные модели пластических сред.


17.
О возможности применения линейных генераторов тока для геофизических исследований

А. П. Глинов, А. Е. Полтанов, В. Н. Рындин, Г. И. Симонова
Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований,
142190 Троицк Московской области; ledapg@triniti.ru
Ключевые слова: линейные электрические генераторы, геофизические исследования, электроразведка, численное моделирование
Страницы: 175-184

Аннотация >>
Разработана методика аналитических оценок режимов функционирования линейных электрических генераторов (ЛЭГ) рельсотронного типа при выводе тока на индуктивно-активную нагрузку. Анализ полученных решений показал, что эффективность применения генераторов данного типа для запитки геофизических диполей в электроразведке невысока (КПД не превышает 20%). Большую эффективность обеспечивают индукционные ЛЭГ катушечного типа. Проведено численное моделирование режимов одной из конструкций такого генератора. Предложены и исследованы варианты схем ЛЭГ с нелинейной индуктивностью, создающие квазипрямоугольные импульсы тока в нагрузке и представляющие интерес при решении задач электроразведки.