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

2007 год, номер 1

1.
Особенности впитывания микрокапель двухслойными пористыми средами

Ю. Д. Варламов, Ю. П. Мещеряков*, М. Р. Предтеченский, С. Н. Ульянкин
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск;
*Конструкторско-технологический филиал Института гидродинамики
им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
varlamov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: микрокапли, пористые среды, впитывание
Страницы: 121-130

Аннотация >>
Теоретически и экспериментально исследовано впитывание микрокапель двухслойными пористыми средами. Представлена и верифицирована двумерная модель перетекания жидкости из капли в пористую среду, основанная на совместном численном решении уравнений Эйлера с учетом сил поверхностного натяжения и уравнения нестационарной фильтрации. Приведены результаты анализа влияния структурных параметров двухслойной пористой среды (размера пор в слоях, их пористости и толщины) на впитывание капель. Показано, что наличие второго слоя может оказать существенное влияние на скорость впитывания капель и характер распределения жидкости в среде. Установлено, что размер пор является доминирующим параметром, определяющим влияние второго слоя.


2.
Исследование потоков газов, активированных в электронно-пучковой плазме

В. О. Константинов, С. Я. Хмель
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск;
khmel@itp.nsc.ru
Ключевые слова: зондовая диагностика, электронно-пучковая плазма, плазмохимическое осаждение тонких пленок кремния
Страницы: 3-10

Аннотация >>
Представлены результаты зондовых измерений температуры, концентрации, функции распределения по энергиям электронов и потенциала плазмы в свободной струе газа, активированной в электронно-пучковой плазме, и в плоском реакторе. Измерения проводились с помощью одиночного, двойного и тройного электростатических зондов в струях газовых смесей гелий—аргон и гелий—аргон—моносилан. Последняя из названных смесей использовалась для осаждения пленок микрокристаллического и эпитаксиального кремния. Более качественные пленки микрокристаллического кремния получались в плотной (ne ≈ 1017 м-3) и холодной (Te ≈1,0 ÷ 0,5 эВ) плазме с низким потенциалом (Usp ≈ 10 В), в то время как для выращивания монокристаллических пленок кремния требовалась более горячая плазма (Te ≈3 ÷ 5 эВ)с потенциалом Usp ≈15 В.


3.
Спектры мощности флуктуаций тока дугового электрического разряда в системе твердый металлический электрод — расплав карбонатов

А. В. Решетников, В. И. Санников*, В. Н. Скоков, В. П. Коверда
Институт теплофизики УрО РАН, 620016 Екатеринбург
*ООО НПФ “Битек”, 620137 Екатеринбург; reshav@itp.uran.ru
Ключевые слова: дуговой электрический разряд, спектр мощности, 1/f-шум, жидкий электрод, неравновесные фазовые переходы
Страницы: 11-15

Аннотация >>
Измерены флуктуации тока дугового разряда, возникающего между твердым металлическим электродом и жидким расплавом щелочных карбонатов при атмосферном давлении. По экспериментальным данным определены спектры мощности флуктуаций тока дугового разряда. Показано, что мощность флуктуаций обратно пропорциональна частоте (1/f-флуктуации). Флуктуации имеют нормальное гауссово распределение. Отмечена масштабная инвариантность наблюдаемых 1/f-флуктуаций.


4.
Моделирование струйных течений при выходе ударной волны на профилированную свободную поверхность

В. А. Огородников, А. Л. Михайлов, А. В. Романов, А. А. Садовой, С. С. Соколов, О. А. Горбенко
Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики,
607190 Саров; root@gdd.vniief.ru
Ключевые слова: ударная волна, свободная поверхность, возмущения, струйные течения, растягивающее напряжение, сдвиговые деформации
Страницы: 16-23

Аннотация >>
Рассмотрена задача о выходе ударной волны с амплитудой на фронте около 30 ГПа на профилированную свободную поверхность образца из алюминия. Показано, что в случае достаточно больших возмущений (амплитуда 1 мм, длина волны 10 мм) на свободной поверхности имеют место струйные течения. Полученные данные описаны с использованием кинетической модели разрушения, учитывающей зарождение и развитие повреждений материала за счет действия растягивающих напряжений и сдвиговых деформаций.


5.
Расчет подъема частиц из каверны, инициированного прохождением ударной волны

И. А. Бедарев, Ю. А. Гостеев, А. В. Федоров
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН,
630090 Новосибирск; bedarev@itam.nsc.ru, gosteev@itam.nsc.ru, fedorov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: ударная волна, каверна, турбулентное отрывное течение, разреженная газовзвесь, подъем частиц, математическое моделирование
Страницы: 24-34

Аннотация >>
Численно исследована динамика частиц дисперсной фазы в турбулентном течении газа в плоских ударных волнах, скользящих вдоль твердой поверхности с выемкой трапециевидной формы. В приближении разреженной газовзвеси рассчитан подъем частиц со стенок каверны. Показано существенное влияние интенсивности проходящей ударной волны и начального расположения частиц на характеристики их подъема. Установлена немонотонность зависимости высоты подъема частицы от начальной продольной координаты и числа Маха ударной волны, а также возможность образования на дне каверны зон накопления и выноса частиц.


6.
Установление и эволюция параметров симметричного ламинарного потока в плоском канале с внезапным расширением

А. М. Липанов, С. А. Карсканов
Институт прикладной механики УрО РАН, 426067 Ижевск; elle@udman.ru
Ключевые слова: уравнения гидромеханики, число Рейнольдса, число Маха, отрывная зона
Страницы: 35-42

Аннотация >>
Сформулирована задача о расчете полей параметров ламинарного стационарного симметричного потока. Выполнены расчеты двумерного течения в канале с внезапным изменением сечения. Проанализирована эволюция трехмерного возмущения, вводимого в канал на начальной стадии расчетов. Показано, что при числе Рейнольдса Re=50 двумерный поток в канале устанавливается при безразмерном времени t > 20, а стационарное состояние в тех же условиях достигается при t ≈ 100. На расстоянии около 10h (h — ширина канала на входе) поток становится одномерным, но вследствие сжимаемости продольная компонента вектора скорости остается функцией продольной координаты канала.


7.
Численное и экспериментальное исследование тонкой структуры течения стратифицированной жидкости вблизи кругового цилиндра

В. А. Гущин, В. В. Миткин*, Т. И. Рождественская, Ю. Д. Чашечкин*
Институт автоматизации проектирования РАН, 123056 Москва
*Институт проблем механики РАН, 117526 Москва;
gushchin@icad.org.ru, chakin@ipmnet.ru
Ключевые слова: стратифицированная жидкость, круговой цилиндр, поле внутренних волн, след, тонкая структура, вычислительный эксперимент
Страницы: 43-54

Аннотация >>
В лабораторном и численном экспериментах исследована тонкая структура поля течения непрерывно стратифицированной жидкости вблизи кругового цилиндра при малых значениях числа Фруда. По двумерной модели рассчитаны параметры опережающего возмущения, поля внутренних волн и следа за цилиндром. Впервые путем численных расчетов подтверждено существование высокоградиентных прослоек плотности в следе, параллельных оси течения, обнаруженных ранее экспериментально. Результаты численных и экспериментальных исследований хорошо согласуются между собой и с аналитическими моделями в диапазоне малых значений числа Фруда.


8.
Взаимодействие круглой турбулентной струи с плоской преградой

К. Н. Волков
Университет Суррея, GU2 7XH, Гилфорд, Великобритания; dsci@mail.ru
Ключевые слова: турбулентность, моделирование крупных вихрей, струя, преграда, теплообмен
Страницы: 55-67

Аннотация >>
Выполнено моделирование крупных вихрей нестационарного течения и теплообмена в области взаимодействия круглой турбулентной струи с нормально расположенной плоской преградой. Фильтрованные по пространству уравнения Навье—Стокса замыкаются RNG-моделью вихревой вязкости, в которой учитывается кривизна линий тока в области разворота потока. Расчеты проводятся для различных относительных расстояний от среза сопла до преграды и чисел Рейнольдса. Анализируется зависимость между распределением числа Нуссельта по поверхности преграды и вихревой структурой струи. Проводится сравнение локальных и интегральных характеристик потока с данными физического эксперимента.


9.
Два режима течения жидкой пленки на вращающемся цилиндре

Е. А. Карабут
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
karabut@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: уравнения Навье—Стокса, свободная граница, капиллярность, длинные волны
Страницы: 68-78

Аннотация >>
Рассматривается стационарное течение тонкой пленки вязкой несжимаемой жидкости на вращающемся цилиндре, направление оси которого перпендикулярно направлению силы тяжести. На свободной поверхности учитывается капиллярность. Решаются уравнения тонкого слоя, полученные В. В. Пухначевым, которые зависят от числа Галилея и капиллярного числа. Равенство нулю первого параметра означает, что сила тяжести равна нулю. Если второй параметр равен нулю, то равен нулю и коэффициент поверхностного натяжения. С использованием метода коллокаций определены значения этих параметров, при которых решения существуют, а также количество решений. Численно найдено еще одно решение, соответствующее свободной поверхности каплевидной формы. Изучено изменение параметров течения при изменении числа Галилея и капиллярного числа. Численно исследовано ветвление решений.


10.
О движении включения в однородно и неоднородно колеблющейся жидкости

В. Л. Сенницкий
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
svovl@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: жидкость, включение, однородные и неоднородные колебания жидкости
Страницы: 79-85

Аннотация >>
Осуществлен подход к построению количественных характеристик неоднородности колебаний жидкости. Рассмотрена новая задача о движении включения в колеблющейся жидкости.


11.
Некоторые особенности течений вокруг быстровращающихся тел из ячеисто-пористых материалов

В. К. Баев, А. В. Федоров, В. М. Фомин, Т. А. Хмель
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН,
630090 Новосибирск; fedorov@itam.nsc.ru, khmel@itam.nsc.ru
Ключевые слова: ячеисто-пористые материалы, вращение, внутренние и внешние течения, эксперимент, численное моделирование
Страницы: 86-96

Аннотация >>
Численно и экспериментально исследованы два типа течений газа, возникающих вблизи быстровращающегося ячеисто-пористого диска. Для течения вокруг диска, вращающегося в свободном пространстве, определена граница стационарности и установлены тип и сценарий потери устойчивости. Переходные течения характеризуются образованием дорожки вихрей на границе выходящей струи. Численное моделирование течения при вращении ячеисто-пористого диска вблизи плоского экрана выявило возможность формирования замкнутого винтового течения, приводящего к перераспределению закрутки в зазоре между диском и плоским экраном. Результаты расчетов позволяют дать объяснение наблюдаемому в экспериментах превышению тангенциальной скорости в зазоре над скоростью вращения диска.


12.
Исследование закономерностей изменения волнового сопротивления СВПА при его нестационарном движении по полю битого льда

В. М. Козин, А. В. Погорелова*
Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет,
681013 Комсомольск-на-Амуре
*Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН, 681005 Комсомольск-на-Амуре;
sasha@imim.ru
Ключевые слова: несжимаемая жидкость, мелкобитый лед, амфибийное судно на воздушной подушке, нестационарное движение, волновое сопротивление
Страницы: 97-102

Аннотация >>
Рассматривается прямолинейное нестационарное движение амфибийного судна на воздушной подушке (СВПА) по поверхности водоема, покрытого мелкобитым льдом, при различных режимах изменения скорости. Анализируется влияние глубины водоема, параметров флотации и режима движения на волновое сопротивление судна. Предлагаются способы маневрирования, позволяющие повысить или понизить волновое сопротивление СВПА.


13.
Тепловые и динамические характеристики отрывного течения за плоским ребром с различной ориентацией к потоку

В. И. Терехов, Н. И. Ярыгина, Я. И. Смульский
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск
terekhov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: турбулентное течение, поворот ребра, трехмерный отрывной поток
Страницы: 103-109

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования обтекания турбулентным потоком плоского ребра при различных значениях угла поворота к направлению течения и высоты ребра. Угол поворота ребра к потоку изменялся в диапазоне φ = 50 ÷ 90°. Визуализированы картины вихреобразования и определены координаты линии присоединения. Показано, что с уменьшением угла φ деформируется область присоединения и усиливается трехмерность потока за ребром. При варьировании угла ориентации φ в различных продольных сечениях канала за ребром измерены коэффициенты давления. На поверхности за ребром термографическим методом и с помощью термопар определены температурные поля и по ним рассчитаны коэффициенты теплоотдачи. Проанализировано влияние угла поворота ребра к потоку и высоты ребра на динамические и тепловые характеристики отрывного течения.


14.
Устойчивость и нелинейные волновые режимы при стекании пленок по гофрированной поверхности

Ю. Я. Трифонов
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск;
trifonov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: вязкое течение пленок, волнистые поверхности, устойчивость, нелинейные волновые режимы
Страницы: 110-120

Аннотация >>
Проведен теоретический анализ линейной и нелинейной устойчивостей стекания вязких пленок по волнистой стенке по отношению к возмущениям свободной поверхности. Исследования выполнены с использованием интегрального подхода в диапазонах параметров, где результаты расчетов и соответствующие решения уравнений Навье—Стокса (волновое стекание вдоль гладкой стенки и безволновое течение вдоль гофрированной поверхности) хорошо согласуются. Показано, что при небольших числах Рейнольдса существует диапазон параметров гофрирования (амплитуда и период), в котором все линейные возмущения свободной поверхности затухают. При больших числах Рейнольдса безволновое стекание неустойчиво. Определены различные нелинейные волновые режимы при изменении амплитуды гофрирования.


15.
Критические явления при растворении частиц в расплаве в процессе электронно-лучевой наплавки покрытий

О. Н. Крюкова, А. Г. Князева
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, 634021 Томск
anna@ispms.tsc.ru
Ключевые слова: наплавка, растворение, критические условия, теплопроводность
Страницы: 131-142

Аннотация >>
Предложена модель процесса электронно-лучевой обработки поверхностей с учетом растворения модифицирующих частиц в расплаве. Определены критические условия для различных режимов наплавки, в ходе которой формируется практически гомогенное либо композиционное покрытие. Проведено подробное параметрическое исследование одномерного варианта модели.


16.
Построение аналитического решения волны Лэмба в рамках континуума Коссера

М. А. Кулеш, В. П. Матвеенко, И. Н. Шардаков
Институт механики сплошных сред УрО РАН, 614013 Пермь;
kma@icmm.ru, mvp@icmm.ru, shardakov@icmm.ru
Ключевые слова: волна Лэмба, дисперсия, среда Коссера, аналитические решения
Страницы: 143-150

Аннотация >>
В рамках модели среды Коссера рассмотрена задача о распространении упругой волны Лэмба в тонкой пластине. Деформированное состояние характеризуется независимыми векторами перемещения и поворота. Решения уравнений движения ищутся в виде волновых пакетов, задаваемых спектром Фурье произвольной формы для трех компонент вектора перемещения и трех компонент вектора поворота, зависящих от времени, глубины и продольной координаты. Исходная система уравнений распадается на две, одна из которых описывает волну Лэмба, а вторая соответствует поперечной волне с амплитудой, зависящей от глубины. Для волн обоих типов получены аналитические решения в перемещениях. В отличие от волны Лэмба полученное решение для поперечной волны не имеет аналогов в классической теории упругости. Проведено сравнение решения для поперечной волны с решением для волны Лэмба.


17.
Точные и приближенные формулы для прогибов упруго закрепленного стержня под действием поперечной нагрузки

Ю. В. Захаров, К. Г. Охоткин*, Н. В. Филенкова**, А. Ю. Власов**
Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН, 660036 Красноярск;
*Сибирский государственный аэрокосмический университет, 660014 Красноярск
**Сибирский государственный технологический университет, 660049 Красноярск
vay@atomlink.ru
Ключевые слова: изгиб стержней, упругое закрепление, эллиптические функции Якоби
Страницы: 151-160

Аннотация >>
Приведено точное решение задачи нелинейного изгиба тонкого упруго закрепленного на одном конце стержня приложенной на свободном конце поперечной сосредоточенной нагрузкой постоянного направления. Решение записано в параметрическом виде и выражено через эллиптические функции Якоби. На основе точных решений получены приближенные формулы для стрелы прогиба стержня.


18.
Область устойчивости плотноупакованного слоя атомов

Н. С. Астапов, В. М. Корнев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
nika@hydro.nsc.ru, kornev@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: плотноупакованный слой атомов, четырехатомная ячейка, потенциалы Морса и Леннарда-Джонса, сдвиг, растяжение-сжатие, область устойчивости
Страницы: 161-172

Аннотация >>
Рассмотрена соответствующая плотноупакованному слою атомов ромбовидная четырехатомная элементарная ячейка, силы взаимодействия атомов которой определяются потенциалами Морса и Леннарда-Джонса при больших деформациях. Построена область устойчивости ячейки в зависимости от двух параметров, моделирующих растяжение-сжатие вдоль большей диагонали ячейки и сдвиг. Для каждой точки области устойчивости численно найдены равновесные состояния ячейки, из которых по крайней мере одно является устойчивым. Показано, что при нагружении плотноупакованного слоя атомов сжатием со сдвигом необходимо учитывать эффект Пуассона.