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

2010 год, номер 4

1.
Абляционное горение вторичных порошковых взрывчатых веществ

Л. А. Лукьянчиков1, Э. Р. Прууэл2, А. О. Кашкаров3, К. А. Тен4
1 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, luk@hydro.nsc.ru
2 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
3 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
4 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
Ключевые слова: горение, абляционное горение, детонация, синхротронное излучение
Страницы: 5-16

Аннотация >>
C помощью синхротронной диагностики плотности исследовано взрывное превращение в пассивном заряде при инициировании его ударной волной из воздуха. Установлено, что в пассивном заряде не возникает волна сжатия, способная вызвать образование эффективных очагов разогрева, и не выполняются условия инициирования классических типов. Развитие реакции может быть объяснено формированием скоростного абляционного горения, обнаруженного при изучении искрового и газодетонационного инициирования вторичных порошковых взрывчатых веществ.


2.
Инициирование детонации при вращении эллиптического цилиндра внутри кругового цилиндра и деформировании стенок канала

В. А. Левин1, И. С. Мануйлович2, В. В. Марков3
1 Институт механики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, levin@imec.msu.ru
2 Институт механики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова
3 Математический институт им. В. А. Стеклова РАН, markov@mi.ras.ru
Ключевые слова: инициирование, детонация, вращение, численный метод, одностадийная кинетика, пропановоздушная смесь
Страницы: 17-25

Аннотация >>
С целью оценки возможности инициирования детонации в замкнутой области за счет движения ее границ в рамках одностадийной кинетики численно исследованы задачи о течении пропановоздушной смеси внутри и вне вращающегося эллиптического цилиндра, заключенного в круговой цилиндр; при вращении кругового цилиндра с параболическими лопастями, равномерно распределенными вдоль его границы, или при вращении звездообразной фигуры с параболическими лучами, выходящими из центра вращения; в плоской камере с деформируемыми стенками. Определены критические значения параметров, при которых возникает детонация. Рассмотрен способ приближенного описания процессов, происходящих в трехмерных каналах винтовой формы. Численное исследование этих процессов проводится с помощью оригинального вычислительного комплекса, основанного на схеме Годунова.


3.
Уединенные волны конечной амплитуды в двухслойной жидкости

Н. В. Гаврилов1, В. Ю. Ляпидевский2
1 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, gavrilov@hydro.nsc.ru
2 Новосибирский государственный университет, liapid@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: уединенная волна, двухслойная жидкость, уравнения мелкой воды, интрузия, гравитационное течение
Страницы: 26-38

Аннотация >>
Проведено теоретическое и экспериментальное исследование нелинейных внутренних волн второй моды на тонкой границе раздела однородных слоев смешивающихся жидкостей с различной плотностью. Предложена математическая модель, описывающая генерацию, взаимодействие и затухание уединенных внутренних волн, возникающих при интрузии жидкости с промежуточной плотностью в прослойку. Построено точное решение, задающее форму уединенных волн, симметричных относительно невозмущенной границы раздела, и обоснован предельный переход для волн конечной амплитуды при толщине прослойки, стремящейся к нулю. Экспериментально изучены тонкая структура течения в окрестности уединенной волны и ее влияние на горизонтальный перенос массы при распространении коротких интрузий. Показано, что учет в математической модели трения на границах раздела позволяет адекватно описать изменение фазовых и амплитудных характеристик уединенных волн в процессе их распространения.


4.
Волновые процессы в ударном слое на пластине, расположенной под углом атаки

А. А. Маслов1, С. Г. Миронов2, Т. В. Поплавская3, И. С. Цырюльников4
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, maslov@itam.nsc.ru
2 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, mironov@itam.nsc.ru
3 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, popla@itam.nsc.ru
4 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, tsivan@ngs.ru
Ключевые слова: гиперзвуковые течения, ударный слой, восприимчивость, прямое численное моделирование, эксперимент
Страницы: 39-47

Аннотация >>
Проведено расчетно-экспериментальное исследование процессов восприимчивости вязкого ударного слоя на пластине, расположенной под углом атаки, к внешним акустическим возмущениям. В экспериментах при числе Маха набегающего потока и числе Рейнольдса м-1 измерены пульсации плотности и давления. Путем решения уравнений Навье - Стокса с использованием схем сквозного счета высокого порядка точности выполнено прямое численное моделирование восприимчивости вязкого ударного слоя к внешним акустическим возмущениям в широком диапазоне определяющих параметров. Показано, что результаты расчетов интенсивности пульсаций плотности давления хорошо согласуются с экспериментальными данными. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что при малых углах атаки в ударном слое доминируют энтропийно-вихревые возмущения, а при углах атаки более - акустические возмущения.


5.
Математическое моделирование течения вязкого газа в двухсвязном объеме с перфорированными стенками

А. М. Липанов1, А. Н. Семакин2
1 Институт прикладной механики УрО РАН
2 Институт прикладной механики УрО РАН, arte-semaki@yandex.ru
Ключевые слова: двухсвязная область, конечный объем, вязкий газ, система уравнений гидромеханики, криволинейная система координат
Страницы: 48-56

Аннотация >>
Предложен численный метод расчета течения вязкого газа в исходной двухсвязной области, представляющий собой объем с отверстиями, в котором расположена сфера. Рассмотрены виды подобластей (конечных объемов), на которые можно разбить исходную область. Для каждого вида конечного объема указана криволинейная система координат. Приведены результаты расчетов течения при , 500 и .


6.
О совместном однонаправленном движении двух вязких теплопроводных жидкостей в трубе

В. К. Андреев
Институт вычислительного моделирования СО РАН, andr@icm.krasn.ru
Ключевые слова: вязкая теплопроводная жидкость, поверхность раздела, стационарное течение
Страницы: 57-71

Аннотация >>
Изучено инвариантное решение задачи о совместном движении двух вязких несмешивающихся и имеющих общую поверхность раздела теплопроводных жидкостей в цилиндрической трубе под действием нестационарного перепада давления. Задача сводится к сопряженной начально-краевой задаче для параболических уравнений. Получены априорные оценки возмущений скоростей и температур. Определено стационарное состояние системы и доказано, что если в одной из жидкостей градиент давления достаточно быстро приближается к нулю, то и возмущения всех величин стремятся к нулю. Показано, что если градиент давления имеет ненулевой предел, то решение выходит на стационарный режим. В этом случае поля скоростей в пределе такие же, как у сопряженного течения Пуазейля, а температура представляется в виде полинома четвертого порядка по радиальной координате.


7.
Экстремальные задачи граничного управления для стационарных уравнений тепловой конвекции

Г. В. Алексеев1, Д. А. Терешко2
1 Институт прикладной математики ДВО РАН, alekseev@iam.dvo.ru
2 Институт прикладной математики ДВО РАН
Ключевые слова: тепловая конвекция, экстремальные задачи, единственность, устойчивость, алгоритм, метод Ньютона
Страницы: 72-84

Аннотация >>
Рассматривается обратная экстремальная задача граничного управления для стационарных уравнений тепловой конвекции, в которой в качестве функционала качества выбирается среднеквадратичное отклонение скорости или завихренности течения от заданного в некоторой части области течения поля скоростей либо завихренности, роль управления играет поток тепла через часть границы. Приведена теорема о достаточных условиях на исходные данные, обеспечивающих существование, единственность и устойчивость решения. Предложен численный алгоритм решения указанной задачи, основанный на методе Ньютона и методе конечных элементов дискретизации линейных краевых задач. Обсуждаются результаты вычислительных экспериментов по решению экстремальных задач, подтверждающие эффективность разработанного метода.


8.
Полет гиперзвукового летательного аппарата с прямоточным воздушно-реактивным двигателем по рикошетирующей траектории

В. М. Фомин1, С. М. Аульченко2, В. И. Звегинцев3
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН
2 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, aultch@itam.nsc.ru
3 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН
Ключевые слова: воздушно-реактивный двигатель, аэродинамическое качество, рикошетирующая траектория
Страницы: 85-94

Аннотация >>
Проведено численное моделирование возможных рикошетирующих траекторий полета летательного аппарата с периодически включающимся прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Показано, что оптимальный выбор участков включения и времени работы двигателя обеспечивает максимальную дальность полета при заданном запасе топлива. Установлено, что основным преимуществом использования рикошетирующих траекторий является существенное (на порядок) уменьшение тепловых нагрузок, действующих на летательный аппарат.


9.
Динамика формирования пограничного слоя в канале вулкана в потоке кавитирующей высоковязкой магмы

В. К. Кедринский1, М. Н. Давыдов2
1 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, kedr@hydro.nsc.ru
2 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
Ключевые слова: магматический расплав, математическая модель, динамика вязкости, пограничный слой, склерозирование канала
Страницы: 95-105

Аннотация >>
На основе полной математической модели потока вязкого магматического расплава, восходящего в поле силы тяжести за фронтом волны декомпрессии, исследуются нестационарная двумерная осесимметричная задача о динамике состояния расплава на начальной стадии взрывного вулканического извержения и особенности структуры течения в окрестности стенки канала в случае стационарной и динамически возрастающей вязкости. Проведен численный анализ развития пограничного слоя в случае постоянной вязкости расплава , 105, 107 Пас. Показано, что в канале радиусом 100 м при изменении вязкости расплава в диапазоне Пас на стенке канала формируется пограничный слой, толщина которого увеличивается с 2 до 15 м. При увеличении вязкости магмы до значения, равного 107 Пас, пограничный слой в значительной степени перекрывает канал, зажимая поток в окрестности оси симметрии практически по всей длине канала. На примере расплава в канале радиусом 10 м показано, что при динамически растущей вязкости структура течения существенно меняется. К моменту времени c толщина пограничного слоя в поперечном сечении канала на высоте около 1000 м достигает практически 8 м, принимает форму своеобразной "диафрагмы", "прорастает" вглубь канала на 200 м (в интервале значений массовой скорости м/с) и зажимает поток в зоне радиусом приблизительно 2 м в окрестности оси симметрии канала.


10.
Экспериментальное исследование изменения структуры текучих сред при постоянном сдвиговом нагружении

С. В. Стебновский
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, stest@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: структурная вязкость, высоковязкая жидкость, полимер, сдвиговое нагружение, пластическое течение, ползучесть
Страницы: 106-115

Аннотация >>
Экспериментально исследовано изменение структуры среды, вследствие которого при сдвиговом нагружении образцов высоковязкой полярной жидкости (глицерина) и полимера (оргстекла) происходит уменьшение их эффективной вязкости. Предложены эмпирические соотношения для оценки зависимости убывающей в процессе нагружения вязкости от времени и определяющих параметров системы.


11.
Математическая модель несжимаемой вязкоупругой среды Максвелла

В. В. Пухначев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, pukhnachev@gmail.com
Ключевые слова: вязкоупругая среда, несжимаемость, соотношение Максвелла, группа Галилея, задачи со свободной границей
Страницы: 116-126

Аннотация >>
Рассматриваются неустановившиеся движения несжимаемого вязкоупругого континуума Максвелла с постоянным временем релаксации. Так как в несжимаемой сплошной среде давление не является термодинамической переменной, а с точностью до множителя совпадает со следом тензора напряжений, то, выделяя из этого тензора шаровую часть, можно предположить, что оставшаяся часть тензора напряжений имеет нулевой след. В случае несжимаемой среды уравнения для скорости, давления и тензора напряжений образуют замкнутую систему уравнений первого порядка, имеющую как вещественные, так и комплексные характеристики, что осложняет постановку начально-краевых задач. Тем не менее удается доказать разрешимость задачи Коши в классе аналитических функций. В классах функций конечной гладкости установлена однозначная разрешимость линеаризованной задачи. Изучен класс эффективно-одномерных движений, для которых подсистема трех уравнений является гиперболической. Из результатов асимптотического анализа последней следует возможность образования разрывов в процессе эволюции решения. Общая система уравнений движения допускает бесконечномерную псевдогруппу Ли, которая содержит расширенную группу Галилея. С целью получения точных решений задач со свободными поверхностями доказана теорема об инвариантности условий на априори неизвестной свободной границе. В качестве примера приложения этой теоремы рассмотрена задача о деформации вязкоупругой полосы под действием касательных напряжений, приложенных к свободной границе. В этой задаче обнаружен масштабный эффект коротковолновой неустойчивости, вызванный отсутствием диагонального преобладания девиатора тензора напряжений.


12.
Мезомеханика упрочнения материалов нанодисперсными включениями

В. Е. Панин1, Е. Е. Дерюгин2, С. Н. Кульков3
1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
2 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, dee@ispms.tsc.ru
3 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
Ключевые слова: мезомеханика, неравновесная термодинамика, концентрация напряжений, наноразмерные включения, нанопоры, граница зерна, градиенты упругих констант
Страницы: 127-142

Аннотация >>
При совместном использовании подходов мезомеханики и неравновесной термодинамики показано, что любые нановключения, в том числе включения с низким модулем упругости, и нанопоры обусловливают упрочнение материала.


13.
Волновые процессы в наноструктурах, образованных массивами нанотрубок или наноразмерных кристаллов

В. А. Еремеев1, Е. А. Иванова2, Д. А. Индейцев3
1 Южный научный центр РАН, eremeyev.victor@gmail.com
2 Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, elenaivanova239@post.ru
3 Институт проблем машиноведения РАН, ind@director.ipme.ru
Ключевые слова: тонкостенные конструкции, колебания упругих тел, наноструктуры
Страницы: 143-154

Аннотация >>
Получены основные параметры волновых процессов в структурах, образованных массивами параллельных друг другу наноразмерных кристаллов или нанотрубок, выращенных в направлении, перпендикулярном подложке. Данная задача рассматривается при моделировании поведения наноэлектромеханических систем, например сенсоров, в которых используются такие структуры. Полученные параметры могут быть также использованы для определения эффективных упругих характеристик нанообъектов, образующих эту структуру.


14.
Моделирование процессов формообразования панелей крыла самолета SSJ-100

Б. Д. Аннин1, А. И. Олейников2, К. С. Бормотин3
1 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, annin@hydro.nsc.ru
2 Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
3 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, cvmi@knastu.ru
Ключевые слова: граничные условия, неупругость, релаксация, остаточные перемещения
Страницы: 155-165

Аннотация >>
Рассматриваются задачи неупругого деформирования трехмерных тел с большими перемещениями и поворотами, в которых дополнительно к искомым полям подлежат определению поверхностные силы и граничные перемещения. Дается экспериментальное обоснование предложенных определяющих уравнений установившейся ползучести для трансверсально-изотропных материалов с различными характеристиками при растяжении и сжатии. Для данных материалов приведены алгоритмы и результаты конечно-элементного решения задачи.


15.
О механизме возникновения высокого уровня вибраций турбин Саяно-Шушенской ГЭС

В. Б. Курзин1, В. С. Селезнев2
1 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, kurzin@hydro.nsc.ru
2 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
Ключевые слова: гидротурбина, вибрации, решетка, акустика, устойчивость, собственные колебания, флаттер
Страницы: 166-175

Аннотация >>
Показано, что повышение уровня вибраций турбин Саяно-Шушенской ГЭС обусловлено возможностью сжимаемой жидкости совершать в проточной части турбоагрегатов собственные гидроакустические колебания, которые при этом могут быть неустойчивыми. С учетом полученных ранее результатов решения задачи о собственных гидроакустических колебаниях в проточной части турбоагрегатов и некоторых представлений о взаимодействии турбины с нестационарным потоком сжимаемой жидкости проведен анализ результатов натурных исследований вибраций турбины и сейсмического мониторинга плотины Саяно-Шушенской ГЭС до и в момент аварии.


16.
Газоструйный синтез серебряно-полимерных пленок

А. К. Ребров1, А. И. Сафонов2, Н. И. Тимошенко3, В. А. Варнек4, И. М. Оглезнева5, С. С. Косолобов6
1 Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Rebrov@itp.nsc.ru vika@itp.nsc.ru
2 Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН
3 Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН
4 Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН
5 Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН
6 Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН
Ключевые слова: газоструйное осаждение, металлополимерные композиты, кластеры, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, инфракрасные спектры
Страницы: 176-182

Аннотация >>
Представлены результаты разработки нового метода газоструйного осаждения металлополимерных композитов, заключающегося в одновременном осаждении полимерных матриц и кластеров серебра из двух газодинамических источников. Описаны особенности осаждения кластеров, свойства композитных пленок. Приведены сведения об антибактериальном воздействии серебряно-полимерных композитов на штаммы различных бактерий.


17.
Предельно допустимые динамические деформации замкнутых цилиндрических сосудов

Ю. В. Немировский
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, nemirov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: предельно допустимое динамическое состояние, пластичность, линейное упрочнение, несжимаемость, дифференциальные уравнения, задача Коши, модель жесткопластического материала
Страницы: 183-187

Аннотация >>
Рассмотрена задача определения предельного динамического состояния многослойных замкнутых цилиндрических сосудов при возникновении нештатной ситуации типа взрывного нагружения внутренним давлением высокой интенсивности. Упругие деформации считаются пренебрежимо малыми по сравнению с пластическими, поэтому решение задачи строится на основе модели жесткопластического материала с линейным упрочнением. Показано, что решение рассматриваемой задачи динамического деформирования сводится к интегрированию системы двух обыкновенных уравнений для функций перемещений внутренней поверхности сосуда и массивной недеформируемой крышки сосуда.


18.
К обоснованию энергетического варианта теории ползучести и длительной прочности металлов

О. В. Соснин1, А. Ф. Никитенко2, Б. В. Горев3
1 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
2 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, : naf@hydro.nsc.ru
3 Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, gorevbv@yandex.ru
Ключевые слова: ползучесть, разрушение, параметр поврежденности, тензоры напряжений и скоростей деформации ползучести
Страницы: 188-197

Аннотация >>
Сформулированы и экспериментально подтверждены гипотезы, положенные в основу энергетического варианта теории ползучести и длительной прочности металлов.


19.
Двухслойная модель оболочки Работнова и критическое время выпучивания оболочек при ползучести

Ю. М. Волчков
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН Новосибирский государственный университет, volk@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: двухслойная модель оболочки, функционал, ползучесть, критическое время
Страницы: 198-206

Аннотация >>
Приводятся основные положения двухслойной модели оболочки Работнова. Показано, что функционал Работнова может быть получен из смешанного вариационного принципа теории ползучести. Вводится понятие критического времени и излагается процедура, позволяющая получить для него явную формулу с использованием вариационного уравнения.