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

2012 год, номер 3

1.
О механизме "обратного" движения катодного пятна

В. А. Павлов
Санкт-Петербургский государственный университет
pavlov.valery@mail.ru
Ключевые слова: вакуумная дуга, катодное пятно, "обратное" движение
Страницы: 3-10

Аннотация >>
Предложено объяснение механизма "обратного" движения катодного пятна вакуумной дуги во внешнем магнитном поле, основанное на описании пятна и его окрестности как локализованной совокупности медленных магнитозвуковых волн. "Обратное" движение такого плазменного возмущения реализуется вследствие аномальной дисперсии свойств медленных магнитозвуковых волн. Поперечная компонента перемещения катодного пятна ориентирована в направлении поперечного движения потока полной энергии. Предложенный механизм может являться одним из конкурирующих механизмов "обратного" движения и может быть использован при построении новых моделей "обратного" движения катодного пятна.


2.
Численное моделирование взаимодействия деформируемых газопроницаемых пакетов сеток с ударными волнами

Е. Г. Глазова, А. В. Кочетков
Научно-исследовательский институт механики Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского
kochetkov@.mech.unn.ru
Ключевые слова: металлические сетки, взаимопроникающие континуумы, упругопластическое деформирование, взрыв, схема Годунова
Страницы: 11-19

Аннотация >>
Представлена математическая модель, описывающая в одномерном приближении взаимосвязанные процессы нестационарного деформирования плоских, цилиндрических и сферических пакетов металлических плетеных проволочных сеток и волновые процессы в поровом газе. С использованием модифицированной схемы Годунова численно решены нелинейные уравнения динамики двух взаимопроникающих континуумов. Получены решения задач о воздействии ударных волн на плоские и цилиндрические пакеты сеток. Показано, что результаты численных решений плоских задач согласуются с известными экспериментальными данными. Исследуется характер взрывных волн, проходящих через цилиндрический пакет сеток.


3.
Особенности нуклеации и роста газового пузырька в магме

М. Н. Давыдов
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
davydov@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: взрывное вулканическое извержение, декомпрессия, динамика пузырька, вязкость
Страницы: 20-29

Аннотация >>
На основе полной математической модели взрывного вулканического извержения численно исследованы особенности динамики "коллективного" газового пузырька в расплаве магмы при его декомпрессии. Показано, что полученное в процессе нуклеации распределение пузырьков по размерам имеет одновершинный характер, что позволяет перейти к рассмотрению "коллективного" пузырька. Определены основные стадии роста пузырька, обусловленные диффузией газа и изменением вязкости среды. Показано, что вследствие большой вязкости расплава можно перейти от уравнения Рэлея к более простому соотношению для радиальной скорости пузырька.


4.
Влияние распределенного вдува газа на аэродинамические характеристики тела вращения в сверхзвуковом потоке

В. М. Фомин, В. И. Запрягаев, А. В. Локотко, В. Ф. Волков
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН
lok@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковое течение, тело вращения, носовой конус, газопроницаемый пористый материал, коэффициент лобового сопротивления
Страницы: 30-37

Аннотация >>
Приводятся результаты экспериментального и численного исследований влияния вдува газа через проницаемую пористую поверхность на коэффициент лобового сопротивления тела вращения типа конус - цилиндр в условиях обдува сверхзвуковым потоком в диапазоне значений числа Маха . Показано, что вдув газа через пористый носовой конус при расходах газа, составляющих % расхода набегающего потока в сечении миделя, приводит к уменьшению коэффициента лобового сопротивления приблизительно на %. При этом вклады уменьшения сопротивления головной части модели и повышения донного давления в общее снижение сопротивления примерно одинаковы. Вдув газа через пористый донный торец при расходе, составляющем приблизительно 1 %, приводит к повышению донного давления в три раза и уменьшению коэффициента лобового сопротивления, а при расходе, приближенно равном 5 %, - к возникновению зоны сверхзвукового течения в донной области.


5.
Управление возмущениями гиперзвукового вязкого ударного слоя на пластине

С. В. Кириловский, Т. В. Поплавская, И. С. Цырюльников
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН Новосибирский государственный университет
kirilov@itam.nsc.ru, popla@itam.nsc.ru, tsivan@ngs.ru
Ключевые слова: гиперзвуковое обтекание, восприимчивость ударного слоя, прямое численное моделирование, уравнения Навье - Стокса, управление возмущениями
Страницы: 38-47

Аннотация >>
Проведено исследование восприимчивости вязкого ударного слоя на пластине, расположенной под углом атаки, к внешним многоволновым акустическим возмущениям. Показано, что при углах атаки пластины менее внешние акустические волны и периодические контролируемые возмущения, вводимые с поверхности пластины, обусловливают возникновение внутри вязкого ударного слоя энтропийно-вихревых возмущений с подобным пространственным распределением. Этот результат позволил численно реализовать интерференционный метод управления возмущениями, генерируемыми в вязком ударном слое на пластине внешними акустическими волнами на одной частоте и в спектре частот путем ввода возмущений типа вдува-отсоса с поверхности пластины с соответствующими амплитудами и фазами.


6.
Фильтрационная модель продольного течения в цилиндрическом оребренном канале

Е. В. Мосина, И. В. Чернышев
Волгоградский государственный университет
igor_chernyshev@mail.ru
Ключевые слова: оребренный канал, фильтрационное приближение, уравнение Бринкмана, эффективная проницаемость, коэффициент сопротивления
Страницы: 48-55

Аннотация >>
Рассмотрена задача о ламинарном течении вязкой несжимаемой жидкости в круглой оребренной трубе. Решение получено в виде рядов по собственным функциям оператора Лапласа, коэффициенты в рядах найдены численно. Для той же задачи предложено более простое фильтрационное приближение, в котором система ребер моделируется радиально-неоднородным пористым слоем, а движение жидкости в нем описывается уравнением Бринкмана. Путем варьирования количества ребер и их высоты получена формула для эффективной проницаемости пористой среды, использование которой позволяет с высокой точностью оценивать среднерасходную скорость и коэффициент вязкого сопротивления в оребренном канале.


7.
Трехмерные дивергентные волны на модельном вязкоупругом покрытии в потенциальном потоке несжимаемой жидкости

В. П. Реутов, Г. В. Рыбушкина
Институт прикладной физики РАН
reutov@appl.sci-nnov.ru
Ключевые слова: вязкоупругие покрытия, гидродинамическая неустойчивость, волновая дивергенция, трехмерные структуры
Страницы: 56-67

Аннотация >>
Исследуется генерация трехмерных нелинейных волн на модельном вязкоупругом покрытии, обтекаемом потенциальным потоком несжимаемой жидкости. Рассмотрены периодические нелинейные волны, нарастающие при развитии квазистатической неустойчивости - волновой дивергенции. Покрытие моделируется гибкой пластиной, поддерживаемой распределенным пружинным нелинейно-упругим основанием. На основе уравнений Кармана теории тонких пластин описаны изгибы пластины. В приближении малых уклонов с точностью до членов второго порядка малости найдены возмущения поверхностного давления в потенциальном потоке. При численном моделировании обнаружен скачкообразный переход от двумерных нелинейных волн к трехмерным волновым структурам, наблюдаемый также в экспериментах.


8.
Особенности процесса вытеснения нефти при наличии микропузырьков в фильтрационном потоке

Д. Н. Михайлов
Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН
dmikh@yandex.ru
Ключевые слова: пористая среда, нефтяная залежь, микропузырьки, частичное разгазирование, водогазовое воздействие, индикаторная кривая
Страницы: 68-83

Аннотация >>
Представлены математические модели нефтегазового течения с учетом различных процессов, обусловленных образованием микрозародышей (микропузырьков) газа в нефти: проскальзывания нефти относительно стенок поровых каналов ("газовая смазка"), изменения вязкости нефти, движения микропузырьков относительно нефти. Рассмотрены примеры течения нефти в околоскважинной зоне в случае, когда в результате понижения давления до давления насыщения происходит образование микрозародышей и микропузырьков газа, и воздействия водогазовой смеси в случае, когда в области контакта с закачиваемым газом нефть вспенивается, т. е. формируется мелкодисперсная смесь нефть - микропузырьки. Проведено моделирование поведения индикаторных кривых для нефтяной скважины при образовании микропузырьков, а также изучено влияние микропузырьков на коэффициент вытеснения нефти при чередующемся воздействии воды и газа.


9.
Численное решение коэффициентной обратной задачи о нестационарной фильтрации к скважине, пересеченной трещиной гидравлического разрыва

Е. Р. Бадертдинова1, И. Т. Салимьянов1, М. Х. Хайруллин2, М. Н. Шамсиев2
1 Казанский государственный технологический университет
2 Институт механики и машиностроения Казанского научного центра РАН
khairullin@mail.knc.ru
Ключевые слова: трещина гидравлического разрыва пласта, кривая восстановления давления, коэффициентная обратная задача, фильтрационно-емкостные параметры
Страницы: 84-89

Аннотация >>
Предложен вычислительный алгоритм определения фильтрационных параметров пласта и трещины гидравлического разрыва по результатам нестационарных гидродинамических исследований вертикальных скважин. Численно решена задача фильтрации нефти к скважине, пересеченной трещиной. Для ячеек, через которые проходит трещина, используются осредненные значения проницаемостей.


10.
Проникновение пресной воды в насыщенную электролитом глину (эксперимент)

В. И. Пеньковский, Н. К. Корсакова
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
penkov@hydro.nsc.ru, kors@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: электролит, частицы глины, гидратация, потенциал самополяризации, эксперимент
Страницы: 90-98

Аннотация >>
Проведено экспериментальное исследование проникновения дистиллированной воды в насыщенный раствором поваренной соли образец глинистого грунта. Получена количественная оценка изменения фильтрационных характеристик грунта в результате проникновения пресной воды и набухания частиц глины, а также воздействия электрического поля на процесс вытеснения. Показано, что на конечном этапе замещения раствора пресной водой электрокинетические процессы играют определяющую роль. Исследованы причины возникновения потенциалов самополяризации глин в результате нарушения условий электрического равновесия.


11.
Формирование газовых потоков в симметричных нейтрализаторах

С. Т. Барашкин, М. Ш. Гадельшин, Б. Т. Породнов
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина
bars@dpt.ustu.ru
Ключевые слова: цилиндрические нейтрализаторы, мишень, дозвуковое течение, газодинамические параметры, эксперимент, вероятность
Страницы: 99-104

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования распределения по длине полного и статического давления, а также полного потока углекислого газа в симметричных нейтрализаторах. Обнаружена зависимость этих распределений от режимов течения и геометрических характеристик вдува газа. Установлено, что с увеличением доли газа, вдуваемого в центре нейтрализатора, плотность газовой мишени на единицу расхода газа увеличивается.


12.
Расчет расширения слоя дисперсного материала при его импульсном псевдоожижении

А. В. Федоров1, И. А. Федорченко1, М. С. Василишин2, А. Г. Карпов2, О. С. Иванов2
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН
2 Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН
fedorov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: псевдоожижение, численное моделирование, эксперимент, течение многофазной среды
Страницы: 105-116

Аннотация >>
Выполнено экспериментальное и численное исследование импульсного псевдоожижения слоя дисперсного материала. Проведено математическое моделирование данного процесса в рамках подходов механики гетерогенных сред на основе экспериментального исследования зависимости высоты подъема слоя от перепада давления на нем. Численно получена детальная динамическая картина течения, соответствующая одному импульсу экспериментальной установки, найдены распределения скоростей и давлений внутри слоя и определена максимальная высота подъема слоя. Показано, что полученные результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными по высоте подъема в зависимости от перепада давлений.


13.
Решение методом конечных разностей задачи о нестационарном естественном конвективном потоке вблизи вертикального неизотермического конуса под воздействием магнитного поля и теплового излучения

Е. Тандапани1, А. Р. Рагаван2, ДЖ. Палани2
1 Институт современных исследований в математике им. Рамануджана Университета Мадраса
2 Правительственный колледж искусств
gpalani32@yahoo.co.in
Ключевые слова: вертикальный конус, вершина конуса, магнитная гидродинамика, излучение, конечные разности, поверхностное трение
Страницы: 117-132

Аннотация >>
Изучены характеристики теплопереноса естественной конвекции вблизи вертикального конуса при воздействии магнитного поля и теплового излучения. Поверхность конуса подвержена воздействию переменного температурного поля. Жидкость считается серой поглощающей, но нерассеивающей средой. С использованием безразмерных величин, соответствующих режиму конвекции, уравнения пограничного слоя приведены к безразмерному виду и решены с помощью неявного конечно-разностного метода типа метода Кранка - Николсона, быстро сходящегося и безусловно устойчивого. Для различных значений параметров задачи вычислены скорость, температура, локальное и среднее значения поверхностного трения, локальное и среднее числа Нуссельта. Результаты вычислений представлены в виде графиков. Показано, что полученные результаты хорошо согласуются с известными данными.


14.
Вскипание жидкости в пористой среде при депрессионном воздействии

В. Ш. Шагапов1, О. Р. Нурисламов2, А. Р. Хабибуллина3
1 Институт механики Уфимского научного центра РАН
2 Бирская государственная социально-педагогическая академия
3 Сургутский институт нефти и газа (филиал Тюменского государственного нефтегазового университета)
shagapov@rambler.ru, nuris_o_r@mail.ru, aigull805@rambler.ru
Ключевые слова: депрессионное воздействие, вскипание жидкости, пористая среда, автомодельные решения
Страницы: 133-143

Аннотация >>
В плоской одномерной и радиальной автомодельной постановках рассмотрена задача о вскипании жидкости, полностью насыщающей в исходном состоянии пористую среду, при депрессионном воздействии. Проанализировано влияние исходного состояния среды, а также понижения давления на процесс фильтрационного кипения. Выявлены режимы кипения и критерий, по которому разделяются эти режимы.


15.
Изменение электрического сопротивления зоны трения металлических композитов при введении расплава Pb-Sn

В. В. Фадин1, М. И. Алеутдинова1,2
1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН,
634021 Томск
2 Северский технологический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ",
636036 Северск
aleut@ispms.tsc.ru
Ключевые слова: металлический композит, трение в режиме токосъема, поверхность трения, фактическая площадь контакта, электросопротивление зоны трения
Страницы: 144-149

Аннотация >>
Представлены вольт-амперные характеристики зоны скольжения металлических композитов на стальной основе в режиме токосъема. Трение реализовано при плотности тока более 100 А/см2 для случаев отсутствия и наличия в зоне трения расплава Pb-Sn. Предложена элементарная модель контакта шероховатой поверхности, позволяющая оценить площадь, занимаемую расплавом, в зависимости от плотности тока. Показано, что введение расплава легкоплавких металлов является эффективным способом уменьшения электросопротивления зоны трения скользящего электроконтакта.


16.
Квазистатическое сжатие и растекание асимптотически тонкого нелинейно-вязкопластического слоя

Д. В. Георгиевский, В. С. Юшутин
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
georgiev@mech.math.msu.su, vladimir.yushutin@gmail.com
Ключевые слова: вязкопластическое течение, материал Бингама, задача Прандтля, асимптотические разложения, сжатие, растекание, выдавливание
Страницы: 150-157

Аннотация >>
С использованием методов асимптотического интегрирования, интенсивно развиваемых в последние годы в механике деформируемого тонкого тела, строится решение задачи о квазистатическом сжатии и растекании (выдавливании) тонкого вязкопластического слоя между сближающимися абсолютно жесткими параллельно расположенными плитами. Симметричное относительно осей координат решение ищется в той же области слоя, что и в классической задаче Прандтля. Материал слоя характеризуется пределом текучести и функцией упрочнения, связывающей интенсивности тензоров напряжения и скоростей деформаций. На поверхностях плит принимаются условия непротекания и достижения касательными напряжениями определенных значений. Находятся коэффициенты при членах асимптотических разложений, соответствующих минус первой и нулевой степеням малого геометрического параметра. Приводится приближенное аналитическое решение в случае степенного упрочнения и больших чисел Сен-Венана. Обсуждается физический смысл коэффициента шероховатости, характеризующего сцепление плит и вязкопластического материала.


17.
Зарождение трещины в перфорированном теле при продольном сдвиге

С. М. Гулиев
Азербайджанский государственный педагогический университет
salehm@rambler.ru
Ключевые слова: перфорированное тело, зона предразрушения, связи между берегами
Страницы: 158-165

Аннотация >>
Рассматривается задача механики разрушения о зарождении трещин, исходящих из контуров круговых отверстий перфорированного изотропного тела при продольном сдвиге. Решение задачи о равновесии перфорированного тела при продольном сдвиге с зонами предразрушения сводится к решению одной бесконечной алгебраической системы и нелинейного сингулярного интегродифференциального уравнения с ядром типа ядра Коши. Из решения этих уравнений находятся усилия в зонах зарождения трещин. Условие появления трещины формулируется с учетом критерия предельного разрыва смещений материала.


18.
Фазовая хаотическая синхронизация колебаний многослойных балочных структур

В. А. Крысько, М. И. Коч, М. В. Жигалов, А. В. Крысько
Саратовский государственный технический университет
mariacsit@mail.ru, ZhigalovM@yandex.ru
Ключевые слова: балочные структуры, детерминированные колебания, фазовая хаотическая синхронизация, вейвлет-анализ
Страницы: 166-175

Аннотация >>
Рассмотрены сложные детерминированные колебания многослойного пакета балок, связанных между собой только с помощью краевых условий. Математическая модель пакета построена с учетом геометрической и физической нелинейностей балок и контактного взаимодействия их слоев. Разработан метод изучения фазовой синхронизации колебаний на основе вейвлет-анализа. Исследовано влияние граничных условий для нижней балки, а также различных типов нелинейности (физической, геометрической, контактной) и их комбинаций на характер и фазовую синхронизацию колебаний многослойного пакета балок.


19.
Продвижение фронта трещины при межкристаллическом разрушении сплава железа с кремнием

В. Лу, Ж. Чен, Ю. Кьяо
Калифорнийский университет
CA 92093-0085 Сан-Диего, США
yqiao@ucsd.edu
Ключевые слова: граница зерна, сопротивление разрушению, ветвление трещины
Страницы: 176-183

Аннотация >>
На основе анализа захвата трещины "хребтами" разрушения и процесса проникания фронта сегмента трещины в сплаве железа с кремнием исследуется влияние на распространение трещины расстояния между точками проникания вдоль высокоугловой границы. Установлено, что если точки проникания расположены близко друг к другу, то доминирует механизм захвата трещины, в противном случае определяющим в процессе распространения фронта является разделение границы зерна в "окнах" разрушения. Показано, что зависимость между сопротивлением общему разрушению границы зерна и расстоянием между точками проникания является очень сложной. Минимальное сопротивление границы зерна имеет место в том случае, когда расстояние между точками проникания, которое зависит как от прочности границы зерна на сдвиг, кристаллографической прочности и кристаллографической ориентации, так и от формы профиля фронта трещины, приближенно равно 2-3 мкм.


20.
Наблюдение "медленных движений" в горных породах в лабораторных условиях

Л. Б. Зуев1, С. А. Баранникова1, В. М. Жигалкин2, М. В. Надежкин1
1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН,
634021 Томск
lbz@ispms.tsc.ru, bsa@ispms.tsc.ru, Nadjozhkin@ispms.tsc.ru
2 Институт горного дела СО РАН,
630091 Новосибирск
Zhigal@misd.nsc.ru
Ключевые слова: горные породы, локализованное пластическое течение, автоволны
Страницы: 184-188

Аннотация >>
Установлено, что развитие локализованной пластической деформации при сжатии образцов из горных пород (сильвинита, мрамора и песчаника), деформирующихся за счет различных микромеханизмов, имеет автоволновой характер. Показано, что скорость распространения автоволн, возникающих в образцах при сжатии, составляет м/с (км/г.) и близка к скорости медленных волн, наблюдавшихся в земной коре после землетрясений или горных ударов.