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

2008 год, номер 3

1.
Тройные конфигурации бегущих ударных волн в потоках невязкого газа

В. Н. Усков, П. С. Мостовых
Балтийский государственный технический университет “Военмех”,
190005 Санкт-Петербург; mostovyh@mail.ru
Ключевые слова: тройная конфигурация, ударная волна, конфигурация фон Неймана
Страницы: 3-10

Аннотация >>
Рассматриваются тройные конфигурации ударных волн в сверхзвуковых потоках невязкого совершенного газа. Определены основные параметры тройных конфигураций и проанализированы условия существования решений.


2.
Исследование установившихся ламинарных потоков, подвергнутых воздействию начального возмущения

А. М. Липанов, С. А. Карсканов
Институт прикладной механики УрО РАН, 426067 Ижевск;
ipm@udman.ru, ser@udman.ru
Ключевые слова: уравнения гидродинамики, число Рейнольдса, число Маха, число Прандтля, область интегрирования, отрывная зона
Страницы: 11-19

Аннотация >>
Анализируются результаты параметрического исследования стационарных несимметричных потоков. Методом установления решаются трехмерные нестационарные уравнения гидромеханики для сжимаемой среды. Рассматривается диапазон значений характерного числа Рейнольдса Re=60÷350. Показано, что при Re=90 симметричный поток становится асимметричным. Для воздуха это значение можно считать пороговым. В рассмотренных примерах вследствие асимметричности струи в окрестности левой границы области интегрирования верхняя отрывная зона оказывается меньше нижней. Определена зависимость размеров отрывных зон от числа Рейнольдса.


3.
Динамика электроконвективных структур слабопроводящей жидкости

В. А. Ильин, Б. Л. Смородин
Пермский государственный университет, 614990 Пермь;
ilin1@psu.ru, smorodin@psu.ru
Ключевые слова: электроконвекция, слабопроводящая жидкость, электрокондуктивная неустойчивость, нелинейные режимы
Страницы: 20-27

Аннотация >>
Изучена конечно-амплитудная эволюция электроконвективных структур слабопроводящей жидкости, в которой действует электрокондуктивный механизм зарядообразования. Жидкость находится в постоянном электрическом поле горизонтально расположенного конденсатора и подогревается снизу, время релаксации заряда значительно меньшехарактерного гидродинамического времени. Рассмотрено взаимодействие электрокондуктивной и термогравитационной конвекций. Для исследования эволюции надкритических структур используется прямоечисленное моделирование, основанное на методе конечных разностей. Выполнен анализ бифуркаций, приводящих к образованию стационарных и волновых течений жидкости. Определены и изучены нелинейные режимы стационарной конвекции и бегущих волн, имеющих различный пространственно-временной характер.


4.
Влияние колебательного возбуждения молекул на скорость звука в высокотемпературном двухатомном газе

Ю. Н. Ворошилова, М. А. Рыдалевская
Санкт-Петербургский государственный университет, 198504 Санкт-Петербург;
rydalevska@rambler.ru
Ключевые слова: скорость звука, ангармонические осцилляторы, колебательная релаксация, заселенности колебательных уровней
Страницы: 28-34

Аннотация >>
Ha основе методов кинетической теории газов выведена формула для скорости звука, справедливая не только для баротропных газов. Полученная формула конкретизирована для различных стадий релаксации высокотемпературного двухатомного газа в приближении модели ангармонических осцилляторов. Установлена зависимость между заселенностями колебательных уровней молекул и скоростью звука.


5.
Скорость звука в многокомпонентной покоящейся среде

C. П. Баутин
Уральский государственный университет путей сообщения, 620034 Екатеринбург;
SBautin@math.usart.ru
Ключевые слова: многокомпонентная среда, звуковая характеристика, скорость звука
Страницы: 35-44

Аннотация >>
Рассматривается модель Куропатенко многокомпонентной среды, в которой число искомых функций совпадает с числом уравнений. Определены значения скоростей звука в покоящейся многокомпонентной среде. Получена формула многочлена степени N, положительные корни которого задают квадраты скоростей звука в среде с N компонентами. В случае NN=2 значения двух скоростей звука определены в явном виде. Показано, что найденное таким образом максимальное значение скорости звука в двухкомпонентной среде азота и кислорода с объемными концентрациями, соответствующими воздуху, отличается (в относительных величинах) от скорости звука в воздухе менее чем на 0,3%. Численными расчетами установлено наличие трех скоростей звука в трехкомпонентной среде. Доказано, что если скорость звука во всех N компонентах одна и та же, то максимальная скорость звука в такой среде равна этой скорости и в среде имеется еще только одна, причем меньшая скорость звука.


6.
Устойчивость течения Пуазейля при наличии продольного магнитного поля

А. В. Проскурин, А. М. Сагалаков
Алтайский государственный университет, 656049 Барнаул; runme5@ngs.ru
Ключевые слова: гидродинамическая устойчивость, электропроводящая вязкая жидкость, метод дифференциальной прогонки
Страницы: 45-53

Аннотация >>
Исследуется устойчивость к малым возмущениям плоского течения электропроводящей жидкости при больших числах Рейнольдса в присутствии продольного магнитного поля. Изучена зависимость критического числа Рейнольдса от электропроводности. При больших числах Рейнольдса обнаружена новая ветвь неустойчивости, а также скачкообразное изменение критических чисел Рейнольдса.


7.
Численные расчеты сверхзвуковых недорасширенных струй в спутном потоке с использованием параболизованных уравнений Навье—Стокса

А. П. Макашева, А. Ж. Найманова
Институт математики Министерства образования и науки Республики Казахстан,
050010 Алматы, Казахстан; ked@math.kz
Ключевые слова: недорасширенная сверхзвуковая струя, спутный поток, уравнения Навье—Стокса
Страницы: 54-63

Аннотация >>
Представлены результаты численного исследования пространственных сверхзвуковых струй, распространяющихся в спутном потоке. Численное решение осредненных параболизованных уравнений Навье—Стокса проводилось на основе разработанной схемы, которая позволяет единообразно проводить расчеты в сверхзвуковых и дозвуковых областях течений. Исследовано течение в струях с числом Маха спутного потока 0,05≤M∞≤7,00 и показано его влияние на структуру слоя смешения. Результаты расчета сравниваются с известными экспериментальными и численными данными.


8.
Влияние коэффициента аккомодации на процессы переноса при поперечном обтекании цилиндра сверхзвуковым потоком разреженного газа

М. Ю. Плотников
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск;
plotnikov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковой поток, обтекание цилиндра, теплообмен, прямое статистическое моделирование, коэффициент аккомодации
Страницы: 64-72

Аннотация >>
Методом прямого статистического моделирования исследовано сверхзвуковое обтекание цилиндра в широком диапазоне значений степени разреженности: от режимов, близких к сплошному, до свободномолекулярного обтекания. Исследовано влияние коэффициента аккомодации на течение вблизи цилиндра и теплообмен между обтекающим газом и цилиндром.


9.
Влияние объемной вязкости на неустойчивость Кельвина—Гельмгольца

Ю. Н. Григорьев, И. В. Ершов*
Институт вычислительных технологий СО РАН, 630090 Новосибирск
*Новосибирская государственная академия водного транспорта, 630090 Новосибирск
grigor@ict.nsc.ru
Ключевые слова: гидродинамическая устойчивость, энергетическая теория, течение сжимаемого газа, объемная вязкость, ламинарно-турбулентный переход, критическое число Рейнольдса
Страницы: 73-84

Аннотация >>
В рамках нелинейной энергетической теории устойчивости сжимаемых течений построен энергетический функционал, приводящий к разрешимой вариационной задаче для определения критического числа Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода Recr. Для течения Куэтта сжимаемого газа получены асимптотические оценки устойчивости различных мод, содержащие в главном порядке характерную зависимость Recr∼&sqrt;α+4/3 (α= ηb/η). Рассмотренные асимптотики являются длинноволновыми приближениями. Это позволяет заключить, что полученная зависимость описывает воздействие объемной вязкости на крупномасштабные вихревые структуры, характерные для развития неустойчивости Кельвина—Гельмгольца.


10.
Взаимодействие газокапельной турбулентной струи и спутного скоростного высокотемпературного потока газа

Д. В. Садин, А. Н. Добролюбов, В. П. Зюзликов, К. В. Могиленко, Б. Е. Синильщиков
Военно-космическая академия им. А. Ф. Можайского, 197082 Санкт-Петербург;
d_sadin@mail.ru
Ключевые слова: газокапельная турбулентная струя, спутный поток, численное моделирование
Страницы: 85-94

Аннотация >>
Разработаны математическая модель и метод расчета газокапельной турбулентной струи, учитывающие скоростную неравновесность и присоединенную массу конденсированной фазы при турбулентных пульсациях, а также тепломассообмен в рамках трехтемпературной схемы. Проведены методические расчеты, результаты которых удовлетворительно согласуются с имеющимися экспериментальными данными. Численно исследована структура газокапельной турбулентной струи в спутном скоростном высокотемпературном потоке газа. Установлено, что соотношение интенсивностей межфазного тепломассообмена и турбулентных диффузионных переносов субстанций для начального, переходного и основного участков струи различно. Это различие обусловливает немонотонность осевого распределения плотности пара и линий половинного расхода конденсированной фазы.


11.
Движение и тепломассообмен дисперсной примеси в турбулентных неизотермических струях газа и низкотемпературной плазмы

К. Н. Волков
Университет Суррея, GU2 7XH Гилфорд, Великобритания;
dsci@mail.ru
Ключевые слова: турбулентность, частица, струя, тепломассообмен, численное моделирование
Страницы: 95-108

Аннотация >>
Моделируется движение и тепломассообмен частиц дисперсной примеси в неизотермических струях газа и низкотемпературной плазмы с учетом миграционного механизма движения примеси под действием силы турбофореза и влияния турбулентных пульсаций скорости струйного потока на тепломассообмен частицы. Распределение температуры внутри частицы на каждом шаге по времени находится из решения уравнения нестационарной теплопроводности. Закономерности рассеивания примеси, а также плавления и испарения индивидуальной частицы исследуются в зависимости от скорости инжекции и способа ввода частиц в струйный поток. Результаты расчетов сравниваются с данными, полученными без учета влияния турбулентных пульсаций на движение и тепломассообмен дисперсной фазы.


12.
Расчет давления на контур в режиме нестационарного отрывного обтекания

Д. Н. Горелов
Омский филиал Института математики им. С. Л. Соболева СО РАН, 644099 Омск;
gorelov@ofim.oscsbras.ru
Ключевые слова: отрывное обтекание контура, нестационарное течение, расчет давления
Страницы: 109-113

Аннотация >>
В рамках модели плоского нестационарного движения идеальной несжимаемой жидкости получены простые формулы для расчета давления и суммарных гидродинамических реакций, действующих на контур при его произвольном движении. С контура могут сходить несколько вихревых следов, обусловленных изменением циркуляции скорости вокруг контура. Рассматриваются случаи разомкнутого и замкнутого контуров.


13.
Динамика перемешивания пароконденсатного облака с окружающим воздухом

И. М. Баянов, И. Р. Хамидуллин, В. Ш. Шагапов
Бирская государственная социально-педагогическая академия, 452453 Бирск;
bim1966@mail.ru, ildar_kh_r@rambler.ru, shagapov@rambler.ru
Ключевые слова: распространение промышленных выбросов, приземной слой атмосферы, конденсат, испарение
Страницы: 114-127

Аннотация >>
На основе аналитической и численной моделей изучено перемешивание влажного пара с газом. В автомодельной постановке решена одномерная задача диффузионного перемешивания, сопровождаемого фазовыми переходами. Проанализированы варианты перемешивания пара с холодным и теплым газом, а также с перегретым паром. В трехмерной постановке проведено численное моделирование распространения в атмосфере залповых выбросов, содержащих водяной пар и конденсат. Изучена эволюция гидродинамических, концентрационных и температурных полей в зависимости от начальных параметров выбросов (температуры и влагосодержания), а также от параметров окружающего воздуха.


14.
О фильтрации газоконденсатной смеси в окрестности трещины гидроразрыва

О. Ю. Динариев, Н. В. Евсеев
Институт физики Земли РАН им. О. Ю. Шмидта, 123995 Москва;
evseevnick@mail.ru
Ключевые слова: газоконденсатная смесь, трещина гидроразрыва, фильтрация, установившееся течение
Страницы: 128-136

Аннотация >>
Рассмотрена задача о течении газоконденсатной смеси вблизи эксплуатационной скважины c трещиной гидроразрыва. В матрице течение полагается трехмерным, на трещине — двумерным. Показано, что для установившегося течения задача расщепляется на физико-химическую (о фазовых переходах) и фильтрационную (об определении поля давлений). Построены численные решения для прямоугольной трещины с конечной и бесконечной проводимостью.


15.
Образование газогидрата в пористом резервуаре, частично насыщенном водой, при инжекции холодного газа

В. Ш. Шагапов, М. К. Хасанов*, Н. Г. Мусакаев**
Институт механики Уфимского научного центра РАН, 450025 Уфа
*Стерлитамакская государственная педагогическая академия, 453103 Стерлитамак
**Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики
им. С. А. Христиановича СО РАН, 625026 Тюмень;
shagapov@rambler.ru, hasanovmk@mail.ru, musakaev@ikz.ru
Ключевые слова: газовые гидраты, фильтрация, гидратообразование, автомодельное решение, численное исследование
Страницы: 137-150

Аннотация >>
Рассмотрены особенности образования газовых гидратов при инжекции газа в пористую среду, в исходном состоянии заполненную газом и водой. Построены автомодельные решения осесимметричной задачи, описывающие распределения основных параметров в пласте. Показана возможность существования решений, согласно которым образование газогидрата может происходить как на фронтальной поверхности, так и в объемной области.


16.
Численное решение задачи о движении нагрузки по ледяному покрову с трещиной

В. Д. Жесткая, М. Р. Джабраилов*
Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет,
681013 Комсомольск-на-Амуре
*Филиал ОАО “Опытно-конструкторское бюро им. П. О. Сухого”,
681018 Комсомольск-на-Амуре; kks@knastu.ru
Ключевые слова: ледяной покров, трещина, движущаяся нагрузка
Страницы: 151-156

Аннотация >>
Построена математическая модель задачи о движении нагрузки по ледяному покрову с трещиной. Приведены примеры расчета прогибов ледяного покрова и выполнен анализ их результатов.


17.
Математическая модель ползучести микронеоднородного нелинейно-упругого материала

В. П. Радченко, Д. В. Шапиевский
Самарский государственный технический университет, 443100 Самара;
radch@samgtu.ru, parasms@mail.ru
Ключевые слова: нелинейная упругость, ползучесть, микронеоднородная среда, структурная модель, теоремы о разгрузке, экспериментальные данные
Страницы: 157-163

Аннотация >>
Предложена математическая модель, описывающая эффект влияния ползучести на мгновенно-упругую деформацию, наблюдающийся экспериментально для микронеоднородных материалов с физически нелинейным законом упругости. На основе структурной модели среды показано, что упругая деформация при разгрузке образца после ползучести при постоянном напряжении может быть как больше, так и меньше упругой деформации при нагружении. Показано, что результаты расчетов для биокомпозитного материала хорошо согласуются с экспериментальными данными.


18.
Исследование пластической макродеформации поли- и субмикрокристаллического титана биомедицинского назначения

И. О. Болотина, В. И. Данилов*, А. А. Загуменный*
Томский политехнический университет, 634050 Томск
*Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, 634021 Томск;
irina-bol@mail.ru, dvi@ispms.tsc.ru, zaa@ispms.tsc.ru
Ключевые слова: пластическая деформация, локализация деформации, титан в субмикрокристаллическом и поликристаллическом состояниях, кинетика очагов локализованной пластичности, разрушение
Страницы: 164-172

Аннотация >>
Исследовано деформационное поведение технически чистого титана в субмикрокристаллическом и крупнозернистом состояниях на макроскопическом уровне. Проанализированы диаграммы деформации исследуемых материалов. С помощью метода спеклинтерферометрии получены и исследованы на всех стадиях деформационного упрочнения пространственно-временные распределения локальных деформаций. Для рассмотренных материалов теоретически рассчитаны и экспериментально подтверждены значения времени существования образца и координаты места разрушения. Изучен характер движения зон локализованной пластичности. Показано, что на стадии предразрушения происходит “конденсация” очагов локализованной пластичности и “перетекание” деформационных процессов в шейку разрушения.


19.
Термоупругопластическое деформирование толстостенного цилиндра с радиальной трещиной

И. М. Лавит, Нгуен Вьет Чунг
Тульский государственный университет, 300600 Тула; IgorLavit@yandex.ru
Ключевые слова: толстостенный цилиндр, трещина, разрушение, термопластичность, силы сцепления, зона сцепления
Страницы: 173-183

Аннотация >>
Термоупругопластическая задача механики разрушения о действии внутреннего давления и неоднородного температурного поля на толстостенный цилиндр решается методом упругих решений в сочетании с методом конечных элементов. Корректность решения обеспечивается использованием модели трещины Баренблатта, в которой поля напряжений и деформаций регулярны. Решены упругопластические задачи о действии внутреннего давления и неравномерного температурного поля на цилиндр с трещиной. Проведено сравнение результатов расчетов с известными данными.


20.
Эволюционная модель термоупругости при конечных деформациях

А. А. Роговой, О. С. Столбова
Институт механики сплошных сред УрО РАН, 614013 Пермь;
rogovoy@icmm.ru, sos@kig.pstu.ac.ru
Ключевые слова: термоупругость, конечные деформации, слабая сжимаемость, определяющие уравнения, уравнение теплопроводности, тестирование модели
Страницы: 184-196

Аннотация >>
С использованием формализованного подхода к построению определяющих соотношений сложных сред при конечных деформациях в предположении близости промежуточной и текущей конфигураций получено уравнение состояния термоупругости. Сформулирована вариационная постановка связанной термоупругой задачи. Определяющее уравнение, уравнение теплопроводности, соотношения для внутренней, свободной энергии и энтропии, а также вариационная постановка связанной задачи термоупругости при конечных деформациях протестированы на задаче одноосного растяжения стержня. Модель удовлетворительно описывает такие известные для эластомеров экспериментальные факты, как энтропийная упругость, температурная инверсия и изменение температуры в адиабатическом процессе.


21.
Влияние податливой прослойки на динамические коэффициенты интенсивности напряжений в кусочно-однородном теле с круговой трещиной

В. В. Михаськив, И. Я. Жбадинский
Институт прикладных проблем механики и математики им. Я. С. Подстригача
НАН Украины, 79060 Львов, Украина; Zhbadynsky@iapmm.lviv.ua
Ключевые слова: трехмерное кусочно-однородное тело, тонкая податливая прослойка, круговая трещина, гармоническое нагружение, коэффициенты интенсивности напряжений, метод граничных интегральных уравнений
Страницы: 197-207

Аннотация >>
Исследуется динамическое поведение круговой трещины в упругом композите, состоящем из двух разнородных полупространств, соединенных тонкой податливой прослойкой. Дефект расположен в одном из полупространств перпендикулярно прослойке, его поверхности нагружены нормальными гармоническими усилиями, что обеспечивает симметрию напряженно-деформированного состояния. Связующий тонкий элемент моделируется условиями неидеального контакта полупространств. Задача сведена к граничному интегральному уравнению относительно функции динамического раскрытия дефекта. В результате численного решения уравнения получены частотные зависимости коэффициента интенсивности напряжений отрыва в окрестности трещины при различных значениях толщины прослойки и соотношениях между упругими модулями составляющих композита.


22.
Закономерности развития клиновидных двойников в монокристаллах висмута, подвергнутых полисинтетическому двойникованию

О. М. Остриков
Гомельский государственный технический университет им. П. О. Сухого,
246746 Гомель, Беларусь; ostrikov@gstu.gomel.by
Ключевые слова: клиновидные двойники, монокристаллы, двойникование
Страницы: 208-216

Аннотация >>
Изучены особенности развития клиновидных двойников в монокристаллах висмута с полисинтетическими двойниками. Установлено, что полисинтетические двойники способствуют увеличению числа и уменьшению длины клиновидных двойников, возникающих вблизи отпечатка индентора. Данные параметры зависят от плотности двойников в полисинтетическом двойнике. На основе дислокационной модели на мезоскопическом уровне рассчитаны поля напряжений вблизи клиновидного и полисинтетического двойников.