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

2009 год, номер 5

1.
Трехволновые взаимодействия возмущений в гиперзвуковом пограничном слое на пористой поверхности

С. А. Гапонов, Н. М. Терехова
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: gaponov@itam.nsc.ru, terekh@itam.nsc.ru
Ключевые слова: гиперзвуковой пограничный слой, трехволновые резонансные системы, акустические и вихревые возмущения
Страницы: 3-13

Аннотация >>
В рамках слабонелинейной теории устойчивости рассмотрено взаимодействие возмущений в гиперзвуковом пограничном слое на пористой поверхности. Установлено, что в резонансных трехволновых системах акустические и вихревые волны взаимодействуют в режиме слабого перераспределения, что приводит к слабому затуханию акустической компоненты и незначительному усилению вихревых компонент. Показано, что трехмерные вихревые волны взаимодействуют более интенсивно, чем двумерные. Причиной ослабления нелинейности является наличие на поверхности пористого покрытия, которое при больших числах Маха поглощает акустические возмущения и усиливает вихревые. Установлено, что исчезновение волны накачки, которой на твердой поверхности соответствует плоская акустическая волна, способствует увеличению протяженности областей линейного роста возмущений и ламинарного режима течения, при этом может происходить заполнение низкочастотного спектра вихревых мод за счет нелинейных процессов, происходящих в вихревых триплетах.


2.
Исследование турбулентного перехода в пограничном слое методом статистического моделирования

В. А. Жаров, Тун Тун, Ю. И. Хлопков
Московский физико-технический институт (государственный университет), 140180 Жуковский Московской области
E-mail: htunhtun80@gmail.com
Ключевые слова: пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход, статистическое моделирование
Страницы: 14-19

Аннотация >>
На основе экспериментальных данных о кинематике и динамике турбулентных пятен (пятен Эммонса) на плоской пластине в несжимаемой жидкости предложен статистический метод моделирования течения в переходной области пограничного слоя, позволяющий определить перемежаемость с учетом наложения пятен друг на друга, а также силы на поверхности пластины и поле течения в окрестности переходной зоны, если известно поле продольной компоненты средней скорости в развитом турбулентном пограничном слое, в зависимости от числа Рейнольдса. Данный подход, в отличие от многопараметрических моделей перехода, позволяет избежать использования значений параметров, не имеющих физического смысла.


3.
Численное моделирование газодинамической проводимости микроканалов с учетом структуры их поверхности

А. И. Ухов1, Б. Т. Породнов1, С. Ф. Борисов2
1 Уральский государственный технический университет, 620002 Екатеринбург
E-mail: sanek_uhov@mail.ru
2 Уральский государственный университет, 620083 Екатеринбург
Ключевые слова: течение разреженного газа в микроканалах, метод пробной частицы Монте-Карло, взаимодействие газа с поверхностью, индикатрисы рассеяния, атомно-силовая микроскопия
Страницы: 20-27

Аннотация >>
Методом пробной частицы исследовано влияние структуры поверхности микроканалов на свободномолекулярное течение газа. Расчеты выполнены для каналов, поверхность которых либо получена путем статистического моделирования, либо восстановлена по данным атомно-силовой микроскопии реальных поверхностей. Рассмотрены зависимости рассеяния монохроматического молекулярного пучка от угла падения и средней высоты поверхностной микронеровности. Показано, что разработанная методика позволяет получать функцию распределения частиц, отраженных от шероховатой поверхности, и использовать ее в граничных условиях в задачах динамики разреженного газа.


4.
Класс дифференциально-инвариантных решений подмодели осесимметричных течений идеального газа

В. С. Потяков
Уфимский государственный авиационный технический университет, 450000 Уфа
E-mail: vit@ufanet.ru
Ключевые слова: осесимметричное течение газа, разделение переменных, дифференциально-инвариантные решения
Страницы: 28-35

Аннотация >>
Для подмодели установившихся осесимметричных течений политропного газа рассматривается класс дифференциально-инвариантных решений задачи, в которой давление не зависит от радиальной координаты. Переопределенная система оказывается совместной и интегрируется. Найдены все решения, задающие трансзвуковые и сверхзвуковые течения с предельной поверхностью. Проведено сравнение этих решений с полученными ранее инвариантными решениями.


5.
Аэродинамические характеристики скоростных профилей при подводе энергии

С. М. Аульченко1, В. П. Замураев1,2, А. П. Калинина1,2
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
2 Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск
E-mail: zamuraev@itam.nsc.ru, aultch@itam.nsc.ru
Ключевые слова: трансзвуковое течение, скоростной профиль, аэродинамические характеристики, подвод энергии, уравнения Эйлера
Страницы: 36-45

Аннотация >>
Исследована возможность управления аэродинамическими характеристиками скоростных крыловых профилей с помощью одностороннего импульсно-периодического подвода энергии. На основе численного решения двумерных нестационарных уравнений газовой динамики определено изменение структуры течения вблизи скоростного профиля, а также его аэродинамических характеристик в зависимости от величины энергии и положения зоны ее подвода. Показано, что с помощью внешнего подвода энергии можно существенно улучшить аэродинамические характеристики крыловых профилей, обладающих высоким аэродинамическим качеством. Найдены моментные характеристики профиля.


6.
Распространение поверхностных акустических волн вдоль свободной границы насыщенной пористой среды

А. А. Губайдуллин, О. Ю. Болдырева
Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 625000 Тюмень
E-mail: gubai@tmn.ru, timms@ikz.ru
Ключевые слова: пористая среда, граница, акустические волны
Страницы: 46-55

Аннотация >>
Исследованы зависимости от частоты скорости и коэффициентов затухания волн, распространяющихся вдоль плоской границы насыщенной пористой среды и газа (вакуума). Показано, что в зависимости от значений параметров насыщенной пористой среды и условий на границе возможно распространение одной или двух поверхностных мод.


7.
Неустойчивость струи жидкости в переменном электрическом поле высокой частоты

Е. А. Демехин, С. В. Полянских
Кубанский государственный университет, 350040 Краснодар
E-mail: mathf@rambler.ru
Ключевые слова: электрогидродинамика, электролит, линейная устойчивость, идеальная жидкость, микроструя
Страницы: 56-66

Аннотация >>
В предположении, что жидкость является идеальной, рассмотрена устойчивость жидкой струи-электролита, помещенной в тангенциальное электрическое поле, гармонически осциллирующее с высокой частотой. Показано, что в случае малости числа Пекле, вычисленного по толщине дебаевского слоя, возможно раздельное решение электродинамической и гидродинамической частей задачи внутри струи. Исследована линейная устойчивость тривиального решения задачи. Получено дисперсионное соотношение, с помощью которого изучено влияние амплитуды и частоты колебаний электрического поля на устойчивость струи. Показано, что увеличение амплитуды колебаний оказывает стабилизирующее действие, в то время как увеличение частоты незначительно дестабилизирует струю.


8.
Волны конечной амплитуды в однородной жидкости с плавающей упругой пластиной

А. Е. Букатов, А. А. Букатов
Морской гидрофизический институт НАН Украины, 990011 Севастополь, Украина
E-mail: newisland@list.ru
Ключевые слова: поверхностные волны, изгибно-гравитационные волны, колебания плавающей пластины
Страницы: 67-74

Аннотация >>
Методом многих масштабов получены уравнения для трех нелинейных приближений волнового возмущения в однородной идеальной несжимаемой жидкости, покрытой тонкой упругой пластиной, учитывающие нелинейность ускорения вертикальных смещений пластины при ее изгибе. На основе этих уравнений построены асимптотические разложения до величин третьего порядка малости для потенциала скорости движения жидких частиц и возмущения поверхности пластина - жидкость (изгиба пластины), формируемых бегущей периодической волной конечной амплитуды. Проведен анализ зависимости волновых характеристик от модуля упругости и толщины пластины, длины и наклона волны начальной основной гармоники.


9.
Подсеточное моделирование процессов протекания в анизотропной фрактальной среде

О. Н. Соболева1, Е. П. Курочкина2
1 Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: olga@nmsf.sscc.ru
2 Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: kurochkina@itp.nsc.ru
Ключевые слова: анизотропия, фрактальность, логарифмически нормальное распределение проводимости, эффективные коэффициенты, подсеточное моделирование
Страницы: 75-89

Аннотация >>
Получены уравнения для эффективных коэффициентов случайных полей проводимости в стационарной задаче протекания во фрактальной анизотропной среде. Для полей предполагается логнормальная статистика. При решении задачи используется метод подсеточного моделирования. Результаты теоретических расчетов сравниваются с результатами прямого трехмерного численного моделирования. Установлено, что результаты численных и теоретических расчетов хорошо согласуются.


10.
Экспериментальное исследование электроосмотического течения в тонких щелевых каналах

В. В. Кадет, П. С. Корюзлов
Российский государственный университет нефти и газа им. И. М. Губкина, 117485 Москва
E-mail: korjuzlov.pavel@gmail.com
Ключевые слова: электроосмотическое течение, двойной электрический слой, тонкие щелевые каналы
Страницы: 90-94

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментальных исследований течения двух несмешивающихся жидкостей в тонком щелевом канале под действием внешнего электрического поля. Проведено сравнение результатов численных расчетов и экспериментов по определению зависимости положения границы раздела фаз от времени. Показано, что используемая модель качественно адекватно описывает электроосмотическое течение в тонких щелевых каналах шириной не менее 20 мкм.


11.
Нестационарность режимов формирования нанодисперсных композитов при вакуумном осаждении двухкомпонентного пара

А. А. Бочкарев, В. И. Полякова
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: anaboch@itp.nsc.ru
Ключевые слова: нанодисперсные композиты, численное моделирование процессов конденсации
Страницы: 95-106

Аннотация >>
Для описания нестационарных явлений, обнаруженных в экспериментах по получению нанодисперсных композитов вакуумным осаждением двухкомпонентного пара, созданы модель, основанная на модели сорбции Ленгмюра, и программа для численного моделирования процессов нуклеации и конденсации на охлаждаемой подложке. Расчеты, выполненные для смеси паров серебра и воды, показали, что на стадии нуклеации имеет место взаимная стимуляция зарождения конденсированных фаз компонентов при определяющей роли нуклеации серебра. Обнаружен ряд необычных явлений: повышение относительной скорости конденсации пара воды при понижении его парциального давления; отсутствие стационарных режимов конденсации; существование пограничного режима, разделяющего режимы с увеличением и уменьшением концентрации серебра в конденсате; формирование пористых каркасов, состоящих из конденсата одного из компонентов с наполнителем из наночастиц другого компонента. Определены дисперсионные свойства конденсатов в зависимости от режимов конденсации и адгезия конденсата к подложке.


12.
Эффекты вязкой диссипации и тепловыделения (поглощения) в тепловом пограничном слое неньютоновской жидкости на движущейся проницаемой плоской пластине

М. А. А. Махмуд, А. М. Меджахед
Университет г. Бенха, 13518 Бенха, Египет
E-mail: mostafabdelhameed@yahoo.com
Ключевые слова: степенные неньютоновские жидкости, движущаяся поверхность, тепловыделение или теплопоглощение
Страницы: 107-114

Аннотация >>
Аналитически исследована задача о течении и теплообмене степенной неньютоновской жидкости в пограничном слое на движущейся пористой бесконечной плоской пластине при наличии вязкой диссипации, тепловыделения или теплопоглощения. Предполагается, что уравнения энергии и импульса связаны коэффициентом трения для внутренних напряжений, введено предположение относительно коэффициента теплопроводности. Показано, что точные аналитические решения уравнений для скорости и температуры существуют только для псевдопластической жидкости при наличии отсоса на поверхности. Исследовано влияние параметра отсоса, числа Эккерта, параметра тепловыделения или теплопоглощения на скорость и температуру, а также на коэффициент поверхностного трения и число Нуссельта.


13.
Использование беспрессового многопуансонного аппарата высокого давления типа «разрезная сфера» для измерения вязкости силикатных расплавов

А. И. Чепуров, В. М. Сонин, А. А. Кирдяшкин, Е. И. Жимулев
Институт геологии и минералогии СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: chepurov@uiggm.nsc.ru
Ключевые слова: высокие давление и температура, вязкость, силикатный расплав
Страницы: 115-120

Аннотация >>
Экспериментально исследована возможность использования беспрессового многопуансонного аппарата высокого давления типа «разрезная сфера» для измерения вязкости силикатных расплавов на примере расплава диопсида (CaMgSi2O6) при давлении 4,0 ГПа и температуре 1800 С°. Расчет вязкости проведен по формуле Стокса. Оценена погрешность измерения вязкости расплавов методом падающего шарика. Показаны перспективы использования аппаратов данного типа для оценки вязкости силикатных расплавов при высоких давлении и температуре.


14.
Математическая модель тепломассопереноса в бидисперсном пористом материале

А. И. Мошинский
Санкт-Петербургская химико-фармацевтическая академия, 197376 Санкт-Петербург
E-mail: alex-moshinskij@yandex.ru
Ключевые слова: пористое тело, массообмен, пропитка, двухкомпонентность
Страницы: 121-131

Аннотация >>
Рассматривается модель тепломассообменных процессов в теле с порами двух типов, описывающая начальную стадию проникновения вещества в пористую систему (или обратный процесс - выделение вещества из системы) с учетом конвективного переноса в крупных каналах. Для задачи с дополнительными условиями найдены кинетическая функция пропитки (извлечения) пористސ٠среды и плотность потока вещества из тела.


15.
Движение вертикальной стенки, закрепленной на пружинах, под действием поверхностных волн

А. А. Коробкин1,2, С. В. Стуколов3, И. В. Стурова1
1 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
2 Университет Восточной Англии, NR4 7TJ Норидж, Англия
3 Кемеровский государственный университет, 650043 Кемерово
E-mail: sturova@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: гидроупругость, нестационарное воздействие, подвижная вертикальная стенка, нелинейные поверхностные волны, комплексный метод граничных элементов
Страницы: 132-142

Аннотация >>
Выполнено исследование двумерной нестационарной задачи гидроупругости о взаимодействии поверхностных волн с подвижной вертикальной стенкой, закрепленной на пружинах. Построены аналитическое решение задачи в рамках линейного приближения и численное решение в рамках нелинейной модели потенциального течения жидкости с использованием комплексного метода граничных элементов. В результате анализа линейного и нелинейного решений установлено, что линейное решение может быть использовано для предсказания основных характеристик движения стенки и течения жидкости при умеренных амплитудах волн.


16.
Прямая и обратная задачи о колебаниях упруго-жидкой слоистой среды

П. С. Углич
Южный федеральный университет, 344006 Ростов-на-Дону
E-mail: puglich@inbox.ru
Ключевые слова: теория упругости, акустика, метод граничных элементов, обратные задачи, некорректные задачи
Страницы: 143-151

Аннотация >>
Рассмотрена плоская задача о вынужденных колебаниях идеальной сжимаемой жидкости, ограниченной сверху упругим слоем с неровной нижней поверхностью, а также обратная геометрическая задача определения формы неровной нижней поверхности упругого слоя по волновым характеристикам на верхней поверхности. Для решения прямой задачи использованы три метода: метод малого параметра, метод граничных элементов, а также приближение Борна. Решение обратной задачи сведено к решению интегрального уравнения Фредгольма первого рода. Приведены результаты численного эксперимента.


17.
Численное моделирование разрывных решений в нелинейной теории упругости

И. М. Пешков
Институт математики им. С. Л. Соболева СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: peshkov@math.nsc.ru
Ключевые слова: нелинейная теория упругости, разрывное решение, численное решение, схема Годунова
Страницы: 152-161

Аннотация >>
Рассмотрена математическая модель нелинейной упругой среды. Проводится численное исследование разрывных решений представленной модели в одномерном случае.


18.
Квазистатическая периодическая контактная задача для вязкоупругих слоя, цилиндра и пространства с цилиндрической полостью

В. М. Александров, А. В. Марк
Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН, 119526 Москва
E-mail: alexand@ipmnet.ru
Ключевые слова: вязкоупругий слой, цилиндр, движущийся штамп, контактное давление
Страницы: 162-168

Аннотация >>
Рассмотрена контактная задача о взаимодействии жестких штампа, бандажа и вкладыша с вязкоупругими слоем, цилиндром и пространством с цилиндрической полостью соответственно. Предполагается, что штамп, бандаж и вкладыш движутся по границам вязкоупругих тел с постоянной скоростью. В пренебрежении трением в области контакта на первом этапе определяется перемещение границ указанных тел в зависимости от приложенных к ним нормальных нагрузок. На втором этапе выводятся интегральные уравнения собственно контактных задач для определения контактного давления. На третьем этапе с использованием модифицированного метода Мультоппа - Каландии строятся приближенные решения интегральных уравнений.


19.
Динамическое деформирование упруговязкопластического полого шара

А. В. Кривоченко1, А. Н. Спорыхин2
1 Старооскольский филиал Воронежского государственного университета, 309516 Старый Оскол
E-mail: avk-99@yandex.ru
2 Воронежский государственный университет, 394693 Воронеж
Ключевые слова: пластичность, вязкость, упрочнение, деформирование, функция нагружения, сжимаемость, дилатансия
Страницы: 169-175

Аннотация >>
С использованием определяющих соотношений для сжимаемого упрочняющегося упруговязкопластического тела исследовано напряженно-деформированное состояние полого шара под действием нагрузок, зависящих от времени. Получены аналитические решения для полей перемещений в упругой и пластической областях. Построены зависимости величины, обратной радиусу упругопластической границы, от времени, определено влияние физико-механических параметров на радиус упругопластической границы.


20.
Об условиях существования поверхностей разрывов необратимых деформаций в упругопластических средах

А. А. Буренин, О. В. Дудко, К. Т. Семенов
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, 690041 Владивосток
E-mail: burenin@iacp.dvo.ru
Ключевые слова: динамика упругопластических сред, необратимая сжимаемость, разрыв деформаций, диссипативные ударные волны
Страницы: 176-185

Аннотация >>
Получены ограничения на напряженные состояния пластически сжимаемой упругопластической среды, при которых возможно возникновение разрывов необратимых деформаций. В качестве поверхностей нагружения используются кусочно-линейные замкнутые поверхности. Вычислены скорости движения поверхностей разрывов необратимых деформаций.


21.
Особенности решения задачи о сжатии ортотропного пластического материала между вращающимися плитами

С. Е. Александров
Институт проблем механики РАН им. А. Ю. Ишлинского, 119526 Москва
E-mail: sergeyaleksandrov@yahoo.com
Ключевые слова: сингулярность, трение, аналитическое решение, пластическая анизотропия
Страницы: 186-192

Аннотация >>
В предположении, что главными осями анизотропии материала являются лучи, исходящие из угла клина, и ортогональные к ним линии, а на поверхности плит действует закон максимального трения, рассмотрено мгновенное течение при сжатии клинообразного слоя жесткопластического ортотропного материала между вращающимися плитами. Решение сведено к квадратурам, выполнен его асимптотический анализ. Установлено, что в общем случае решение является сингулярным вблизи поверхностей трения, и приведены условия, при которых сингулярность исчезает. Показано, что вблизи поверхности трения может возникать жесткая область. Проведено сравнение поведения полученного решения вблизи поверхностей трения с поведением известных решений для других моделей жесткопластических материалов.


22.
Моделирование сложного пластического деформирования и разрушения металлов при многоосном непропорциональном нагружении

И. А. Волков, Ю. Г. Коротких, И. С. Тарасов
Волжская государственная академия водного транспорта, 603000 Нижний Новгород
E-mail: schuran@yandex.ru
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, пластичность, поврежденность, разрушение, сложное нагружение, малоцикловая усталость, долговечность, ресурс
Страницы: 193-205

Аннотация >>
Развита математическая модель, описывающая процессы накопления усталостных повреждений в конструкционных материалах (металлах и их сплавах) при многоосных путях непропорционального комбинированного термосилового нагружения. Для выполнения качественной и количественной оценки полученных определяющих соотношений проведено исследование влияния вида траектории деформирования на усталостную долговечность металлов. Показано, что предлагаемый вариант определяющих соотношений достаточно точно описывает основные эффекты упругопластического деформирования и накопление повреждений в конструкционных материалах при произвольных траекториях деформирования.


23.
О распространении тонких пластических зон в окрестности трещины нормального отрыва

В. В. Глаголев, А. А. Маркин
Тульский государственный университет, 300600 Тула
E-mail: vadim@tsu.tula.ru, markin@uic.tula.ru
Ключевые слова: характерный размер, граничное интегральное уравнение, линейная упругость, идеально упругопластическая модель
Страницы: 206-217

Аннотация >>
На основе дискретной модели деформирования в предположении, что среда является идеальной упругопластической, поставлена и решена задача о развитии пластической области в окрестности физического разреза в случаях плоского деформированного и напряженного состояний. При изучении плоского напряженного состояния используются условие текучести Треска и условие полной пластичности. Проведено сравнение зависимостей длины пластической области от величины внешней нагрузки с аналогичной зависимостью, полученной на основе модели Леонова - Панасюка - Дагдейла. Установлено, что в отличие от модели Леонова - Панасюка - Дагдейла при учете упругой сжимаемости и напряжений сжатия-растяжения вдоль направления разреза распределения напряжений и длин пластических зон при плоском деформированном и напряженном состояниях существенно различаются.


24.
Отсекание кумулятивной струи

А. В. Малыгин1, М. В. Сорокин1, В. М. Фомин2, В. В. Юрченко1
1 Новосибирское высшее военное командное училище (Военный институт), 630117 Новосибирск
2 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: mv_sorokin@ngs.ru
Ключевые слова: кумулятивный заряд, кумулятивная струя, отсекание кумулятивной струи, отсекатель
Страницы: 218-221

Аннотация >>
Рассмотрен процесс отсекания низкоскоростных участков кумулятивной струи с помощью кумулятивного заряда обратного действия (отсекателя), примыкающего к основанию кумулятивного заряда и имеющего осевой канал, по которому проходит кумулятивная струя. Синхронизация моментов срабатывания отсекателя и кумулятивного заряда осуществлялась путем выбора толщины и материала облицовки отсекателя. Предложена инженерная методика синхронизации работы отсекателя и кумулятивного заряда. Даны рекомендации по выбору отсекателя в конкретном случае, представляющем практический интерес.