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

2014 год, номер 5

1.
Об одном способе выпрямления тока в микромасштабах

Е.А. Демехин1,2, М.Г. Барышев1, Г.С. Ганченко1, Е.В. Горбачева1
1Кубанский государственный университет, 350040 Краснодар, Россия
edemekhi@gmail.com
2Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 117192 Москва, Россия
Ключевые слова: нано– и микротечения, уравнения Нернста—Планка—Пуассона, концентрационная поляризация, электролит, двойной ионный слой, нано– и микродиоды, квазиспектральный метод Галеркина, τ-вариант метода Галеркина, жесткие системы, метод Гира
Страницы: 3-13

Аннотация >>
Предложен способ выпрямления электрического тока в устройствах, имеющих микро– и наномасштабы, основанный на асимметричной концентрационной поляризации в растворе электролита, в случае когда ток в микродиоде последовательно проходит через две взаимно нерастворяющиеся жидкости с различными диэлектрическими проницаемостями и коэффициентами диффузии, находящиеся в трубках с различными геометрическими размерами. Предполагается, что в обеих жидкостях содержатся ионы полностью диссоциированного вещества, обеспечивающие перенос электрического заряда при наложении разности потенциалов на стенки устройства, а на поверхности раздела двух жидкостей имеется заряд. Процесс описывается одномерной нестационарной системой Нернста—Планка—Пуассона. В качестве краевых условий на электродах используются условия непроницаемости для анионов и уравнение Аррениуса, задающее поток катионов. Система уравнений решалась численно: по пространственной переменной неизвестные раскладывались по полной системе ортогональных функций, полученная динамическая система относительно коэффициентов Галеркина интегрировалась по времени методом Гира вследствие ее жесткости. Выявлены параметры системы, оказывающие наиболее значительное влияние на степень выпрямления, и оценены их оптимальные значения.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


2.
Предельные кинематические характеристики рельсовых электромагнитных ускорителей с металлическим якорем во внешнем магнитном поле

С.В. Станкевич, Г.А. Швецов
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
stankevichsv@mail.ru
Ключевые слова: рельсовые электромагнитные ускорители, внешнее магнитное поле, металлический якорь, численное моделирование, плотность тока, нагрев якоря
Страницы: 14-20

Аннотация >>
Представлены результаты трехмерного численного моделирования джоулева нагрева якоря и рельсов в рельсовых ускорителях металлических тел с одним и двумя дополнительными рельсами, создающими внешнее магнитное поле. Предельная скорость метания рассчитывалась в предположении, что джоулев нагрев якоря и рельсов в процессе ускорения не приводит к их нагреву до температур, превышающих температуры плавления материалов, из которых они изготовлены. Показано, что, выбирая оптимальное положение витков, создающих дополнительное магнитное поле, относительно канала ускорителя, а также величину тока в них, можно значительно уменьшить тепловую нагрузку на рельсы и якорь в электромагнитных ускорителях твердых тел и существенно увеличить предельные кинематические характеристики этих ускорителей в бескризисных режимах работы.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


3.
О механизме автоколебаний при натекании сверхзвуковой струи на преграду. 2. Преграда без иглы

С.П. Киселев, В.П. Киселев, В.Н. Зайковский
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
kiselev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: перерасширенная сверхзвуковая струя, преграда, автоколебания, ударная волна
Страницы: 21-28

Аннотация >>
Представлены результаты численного решения задачи о натекании сверхзвуковой перерасширенной струи на преграду. Выявлен массорасходный механизм автоколебаний, состоящий в периодической смене режима втекания и режима вытекания газа из области отрыва в струю, обтекающую эту область. Показано, что ударно-волновая структура натекающей сверхзвуковой струи оказывает существенное влияние на амплитуду автоколебаний.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


4.
Расчет процесса сближения двух сферических капель, находящихся в среде Бингама

Ю.В. Пивоваров
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
pivov@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: регуляризация, неньютоновская жидкость, конформное отображение, уравнения Стокса, вихрь, функция тока
Страницы: 29-44

Аннотация >>
Проведено математическое моделирование наблюдаемого в эксперименте процесса сближения двух одинаковых масляных капель, находящихся в равноплотном спиртово-водном растворе (матрице) и движущихся циклически в режиме покой - разгон - торможение с временем цикла порядка 0,01 с. Нарушение баланса сил на границах капель в состоянии покоя обусловлено тем, что касательные напряжения на них не могут превышать предел текучести матрицы, при этом нормальные напряжения определяются из решения задачи теории упругости, поскольку межмолекулярные связи в покоящейся матрице делают ее подобной твердому телу. Проведено сравнение результатов расчета и эксперимента и отмечено, что они хорошо согласуются.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


5.
Экспериментальное исследование нелинейных процессов в пограничном слое на скользящем крыле при числе Маха = 2

Ю.Г. Ермолаев, А.Д. Косинов, Н.В. Семенов
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
yermol@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковые скорости, пограничный слой, скользящее крыло, переход, устойчивость
Страницы: 45-54

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментов по исследованию линейной и нелинейной стадий развития естественных возмущений в пограничном слое на скользящем крыле при сверхзвуковых скоростях. Эксперименты выполнены на модели скользящего крыла, имеющего чечевицеобразный профиль, с углом скольжения передней кромки 45° и относительной толщиной 3 %. Возмущения в потоке регистрировались термоанемометром постоянного сопротивления. Для определения нелинейного взаимодействия возмущений выполнена оценка показателей эксцесса и асимметрии для экспериментально полученных распределений пульсационного сигнала по продольной координате или по нормали к поверхности. Установлено, что в области линейного развития возмущения нарастают в диапазоне частот 8÷35 кГц, в то время как в области нелинейного развития происходит усиление высокочастотных возмущений. Показано, что рост возмущений в высокочастотной части спектра (   > 35 кГц) обусловлен вторичной неустойчивостью.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


6.
Подъемная сила, действующая на цилиндрическое тело в жидкости вблизи границы полости, совершающей поступательные колебания

А.А. Иванова, В.Г. Козлов, В.Д. Щипицын
Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, 614990 Пермь, Россия
a.ivanova@pspu.ru
Ключевые слова: вибрации, вибрационная механика, цилиндрическое тело, гидродинамическое взаимодействие, подъемная сила
Страницы: 55-64

Аннотация >>
Исследуется осредненная подъемная сила, действующая на цилиндрическое тело вблизи границы полости с жидкостью, совершающей поступательные колебания. В экспериментах варьируются вязкость жидкости, размер и относительная плотность тела, параметры вибраций. Методом динамического подвеса тела в поле силы тяжести измерена подъемная сила, в случае когда тело совершает инерционные колебания, не касаясь стенок. Установлено, что вибрации генерируют силу отталкивания, удерживающую "тяжелое" тело над дном полости, а "легкое" - на некотором расстоянии от верхней стенки. Показано, что влияние силы отталкивания проявляется на расстоянии, сравнимом с толщиной слоя Стокса, и возрастает по мере приближения к стенке. Приведено описание механизма генерации подъемной силы. Показано, что в случае больших безразмерных частот экспериментальные и теоретические результаты согласуются.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


7.
Решения в виде степенных рядов для ламинарных факелов в окружающей среде

П.С. Фарруджа, А. Микалеф
Университет Мальты, MSD2080 Мсида, Мальта
pierre-sandre.farrugia@um.edu.mt
Ключевые слова: тепловые факелы, степенные ряды, рекуррентные соотношения, естественная конвекция
Страницы: 64-77

Аннотация >>
Решена задача о точечных и линейных ламинарных тепловых факелах при естественной конвекции. С использованием степенных рядов получены рекуррентные соотношения, которые вместе с начальными условиями представляют собой решения уравнений пограничного слоя в замкнутом виде для любого числа Прандтля, существующие в области сходимости рядов. Начальные условия определяются максимальными значениями температуры и скорости. Эти значения, а также значение радиуса сходимости ряда получены численно при различных числах Прандтля, предложены функции их наилучшего приближения. Проведено сравнение полученных решений с известными решениями в замкнутом виде, подтвердившее справедливость предложенного подхода. Установлено, что область применимости уравнений не распространяется на бесконечность, однако проведенные тесты показывают, что при использовании преобразования Эйлера область сходимости может быть расширена. В случае точечных источников тепла показано, что для всех чисел Прандтля ближайшая к нулю особая точка находится в комплексной плоскости и, следовательно, решение в ней не имеет физического смысла.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


8.
Влияние ионного скольжения на стационарное течение в круглой трубе запыленной проводящей жидкости Олдройда, определяемой восьмью константами

Х. А. Аттия1, М. А. М. Абдин2, М. Т. М. М. Эльбарави1
1Университет г. Эль-Файюм, 63514 Эль-Файюм, Египет
ah1113@yahoo.com
2Каирский университет, 12211 Каир, Египет
mostafa_a_m_abdeen@hotmail.com
Ключевые слова: течение в круглой трубе, неньютоновская жидкость, нестационарное состояние, проводящая жидкость, ионное скольжение, ток Холла
Страницы: 78-85

Аннотация >>
Исследуется стационарное магнитогидродинамическое течение в круглой трубе запыленной несжимаемой электрически проводящей жидкости Олдройда, определяемой восьмью константами, с учетом ионного скольжения. При этом в осевом направлении приложен постоянный градиент давления, в поперечном — однородное внешнее магнитное поле. Для управляющих нелинейных уравнений импульса с использованием метода конечных разностей получено численное решение. Описывается влияние ионного скольжения, характеристик неньютоновских жидкостей и вязкости твердой фазы на скорость, объемные расходы и коэффициенты поверхностного трения жидкой и твердой фаз.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


9.
Молекулярно-динамическое моделирование поликристаллической меди

А.В. Болеста1,2, В.М. Фомин1,2
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
bolesta@itam.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск, Россия
fomin@itam.nsc.ru
Ключевые слова: молекулярная динамика, поликристалл, медь, одноосная деформация, ударная волна, фазовый переход
Страницы: 86-99

Аннотация >>
Предложен подход, позволяющий моделировать методом молекулярной динамики образование поликристаллических материалов из расплава при его охлаждении. Получены атомные конфигурации меди, соответствующие поликристаллам со средним размером зерна от 2 до 16 нм. Выполнено молекулярно-динамическое исследование изотермического одноосного растяжения и сжатия полученных поликристаллов. Показано, что при среднем размере зерна в нанокристаллической меди менее 10 нм с его уменьшением модуль Юнга и предел текучести уменьшаются. Построены ударные адиабаты для поликристаллической меди. Показано, что для материала с размером зерна, приближенно равным 2 нм, температура за фронтом ударной волны на 10 % выше, чем в поликристалле с размером зерна более 10 нм. В расчетах по молекулярно-динамической модели обнаружено присутствие меди с объемно центрированной кубической решеткой за фронтом ударной волны с давлением от 100 до 200 ГПа.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


10.
Перенос наносов под действием нормальных и касательных придонных напряжений с учетом уклона дна

А.Г. Петров1, И.И. Потапов2
1Институт проблем механики РАН им. А. Ю. Ишлинского, 119526 Москва, Россия
petrov@ipmnet.ru
2Вычислительный центр ДВО РАН, 680000 Хабаровск, Россия
potapovii@rambler.ru
Ключевые слова: русловые процессы, расход наносов, придонный слой, донные волны, устойчивость русел
Страницы: 100-105

Аннотация >>
Показано, что расход переносимых наносов однозначно определяется нормальными и касательными придонными напряжениями, а также уклоном донной поверхности. Аналитически получена зависимость удельного массового расхода переносимых наносов над неровным размываемым дном от трех указанных характеристик. В рамках двухскоростной модели выведена формула расхода переносимых наносов, обобщающая ряд известных формул переноса наносов.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


11.
Влияние температуры фильтрата бурового раствора на удельное электрическое сопротивление пласта, насыщенного нефтью и газом

В.И. Пеньковский1, Н.К. Корсакова1, Г.В. Нестерова2
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
penkov@hydro.nsc.ru
2Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
NesterovaGV@ipgg.sbras.ru
Ключевые слова: зона проникновения, фильтрация несмешивающихся жидкостей, тепловой фронт, удельное электрическое сопротивление
Страницы: 106-114

Аннотация >>
С учетом высокой скорости теплообмена между флюидами и скелетом породы построена математическая модель процесса осесимметричного распределения фаз в зоне проникновения фильтрата водных глинистых растворов в продуктивный пласт, поровое пространство которого может содержать одновременно три несмешивающихся флюида: нефть, газ и природную воду. Показано, что удельное электрическое сопротивление зоны проникновения зависит не только от ее насыщенности флюидами и концентрации солей в водной фазе, но и от температуры фильтрата. Также показано, что на тепловом фронте образуется скачок насыщенности пласта нефтью.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


12.
Эмиссия димеров cо свободной поверхности нагретой воды

А.А. Бочкарев, В.И. Полякова
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
aboch@ngs.ru
Ключевые слова: модель сорбции Ленгмюра, сорбция водяного пара, эмиссия димеров, многослойная адсорбция, конденсация, пленочное кипение
Страницы: 115-125

Аннотация >>
С использованием энергии связи молекул воды упрощенным методом Монте–Карло вычислена скорость эмиссии димеров воды со свободной поверхности и с твердой смачиваемой поверхности в различных случаях. Значение энергии взаимосвязи молекул воды, полученное численно из условий равновесия свободной поверхности воды с паром в диапазоне температур 298÷438 K, соответствует координационному числу для жидкой фазы воды, равному 4,956, и близко к справочному значению. Результаты расчетов показали, что при увеличении температуры воды свободная поверхность воды и смачиваемые твердые поверхности становятся источниками свободных димеров воды. При температуре, равной 438 K, доля димеров в общем потоке молекул воды от ее поверхности достигает 1 %. Установлено, что в режиме пленочного кипения с уменьшением степени насыщения пара скорость эмиссии димеров уменьшается. Указаны два механизма эмиссии.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


13.
Зависимость эффективных упругих модулей кавернозных тел от частоты

Е.Б. Сибиряков
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
sibiryakoveb@ipgg.sbras.ru
Ключевые слова: метод граничных интегральных уравнений теории упругости, кавернозная среда, микроструктура, структура порового пространства, контрастные среды, блочные среды
Страницы: 126-134

Аннотация >>
С использованием метода граничных интегральных уравнений построена зависимость эффективных параметров микронеоднородных сред от частоты и структуры порового пространства. Впервые для решения динамических трехмерных упругих задач в многосвязных областях в случае стационарных колебаний применен метод потенциала. Показано, что в случае, если длина волны соответствует конечному числу блоков, эффективные упругие модули уменьшаются.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


14.
Соотношения теории тонких оболочек типа теории Тимошенко при произвольных перемещениях и деформациях

В.Н. Паймушин1,2
1Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева, 420111 Казань, Россия
vpajmushin@mail.ru
2Казанский федеральный университет, 420008 Казань, Россия
Ключевые слова: тонкая оболочка, модель Тимошенко, нелинейная теория, конечные перемещения, конечные деформации, истинные напряжения, истинные деформации, сферическая оболочка, внутреннее давление, статическая неустойчивость, эластомер
Страницы: 135-149

Аннотация >>
Для описания процесса деформирования тонких оболочек при произвольных перемещениях и деформациях предложен новый модифицированный вариант теории типа теории Тимошенко, основанный на введении в качестве неизвестных функций вектора поворотов, компонентами которого в базисе, связанном с деформированной срединной поверхностью оболочки, являются компоненты вектора поперечных сдвигов и кратность удлинений в поперечном направлении по К. Ф. Черныху. В случае, когда срединная поверхность оболочки отнесена к произвольной неортогональной системе криволинейных координат, для внутренних усилий и моментов получены соотношения, основанные на введении истинных напряжений и истинных деформаций по В. В. Новожилову. С помощью построенных уравнений получено решение задачи о статической неустойчивости при расширении под действием внутреннего давления изотропной сферической оболочки, выполненной как из линейно-упругого материала, так и из эластомера (резины), для описания которого использованы соотношения К. Ф. Черныха.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


15.
Термоупругая задача о выпучивании толстых пластин, изготовленных из функционально-градиентного материала

В. Тиббун, М. Мерджах, К. Х. Бенраху, А. Тунси
Университет Сиди Бель Аббес, 22000 Сиди Бель Аббес, Алжир
tebboune_w@yahoo.fr
Ключевые слова: термоупругое выпучивание, функционально-градиентный материал, деформации сдвига, положение нейтральной поверхности
Страницы: 150-164

Аннотация >>
С использованием экспоненциального закона для деформаций сдвига исследуется термоупругая задача о выпучивании толстой пластины, изготовленной из функционально-градиентного материала. На основе закона смесей строится степенная зависимость характеристик материала от толщины оболочки. С использованием нелинейных соотношений между деформациями и перемещениями определяется положение нейтральной поверхности в пластине из функционально-градиентного материала. Рассматриваются случаи равномерного, линейного и нелинейного распределений температуры по толщине оболочки. Получено аналитическое решение задачи определения критической нагрузки выпучивания, которое может быть использовано в инженерных расчетах. Представлены результаты численного решения задачи с использованием экспоненциальной зависимости для деформаций сдвига. Проведено сравнение полученных результатов с известными данными.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


16.
Демпфирующие характеристики возвращаемого аппарата при гиперзвуковых скоростях

Н.П. Адамов1, Л.Н. Пузырев1, А.М. Харитонов1, Е.А. Часовников1, А.А. Дядькин2, А.Н. Крылов2
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
adamov@itam.nsc.ru
2Открытое акционерное общество "Энергия", 141071 Королев, Россия
anatoly.a.dyadkin@rsce.ru
Ключевые слова: модель возвращаемого аппарата, свободные колебания, частота колебаний, декремент затухания, продольное демпфирование
Страницы: 165-171

Аннотация >>
Приведено описание экспериментального оборудования, модели, условий испытаний и методики определения продольного демпфирования на установке свободных колебаний с подшипниками качения. Измерены характеристики аэродинамического демпфирования модели при двух положениях оси вращения и числах Маха M = 2, 4, 6. Обнаружено, что при M = 2 возникают нерегулярные незатухающие колебания модели с бóльшим смещением оси вращения относительно продольной оси.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


17.
Определение коэффициентов интенсивности напряжений в трехмерных задачах механики разрушения

В.М. Тихомиров
Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049 Новосибирск, Россия
twm@stu.ru
Ключевые слова: трехмерное тело с разрезом, коэффициенты интенсивности напряжений, численный анализ напряженно-деформированного состояния
Страницы: 172-180

Аннотация >>
Для осесимметричных тел с внутренними и внешними разрезами получены зависимости перемещений поверхности разреза от соответствующих коэффициентов интенсивности напряжений при различных деформациях (растяжение, сдвиг, изгиб, кручение). Предложен алгоритм определения коэффициентов интенсивности напряжений трех типов (нормальный отрыв, продольный и поперечный сдвиг) по перемещениям поверхности разреза вблизи его вершины. На примере численного анализа различных трехмерных задач механики разрушения показана эффективность разработанного алгоритма.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


18.
Напряженно–деформированное состояние в окрестности вершины трещины в условиях смешанного нагружения

Л.В. Степанова, Е.М. Адылина
Самарский государственный университет, 443011 Самара, Россия
stepanovalv@samsu.ru
Ключевые слова: смешанное деформирование, автомодельное представление решения, автомодельность второго рода, промежуточная асимптотика
Страницы: 181-194

Аннотация >>
Предложен метод вычисления собственных значений класса нелинейных задач на собственные значения, следующих из задач определения напряженно-деформированного состояния в окрестности вершины трещины в материалах, свойства которых описываются степенными определяющими уравнениями, во всем диапазоне смешанных форм деформирования от нормального отрыва до чистого сдвига. С помощью предлагаемого подхода найдены собственные значения задачи, отличающиеся от известного собственного значения, соответствующего решению Хатчинсона - Райса - Розенгрена. Полученная асимптотика поля напряжений представляет собой автомодельное промежуточное асимптотическое решение задачи о трещине в среде с поврежденностью в условиях смешанного нагружения. С использованием новой асимптотики поля напряжений путем введения автомодельной переменной получено асимптотическое решение задачи о трещине в среде с поврежденностью и построены области диспергированного материала вблизи трещины.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


19.
Механизмы деформации и разрушения и структурные изменения в крупнокристаллической меди в условиях ударно–волнового нагружения

Г.Г. Савенков1, Ю.И. Мещеряков2, Б.К. Барахтин1, Н.В. Лебедева1
1Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, 190008 Санкт-Петербург, Россия
sav-georgij@yandex.ru
2Институт проблем машиноведения РАН, 199178 Санкт-Петербург, Россия
ym38@mail.ru
Ключевые слова: откольная прочность, самоподобие, фрактальная размерность
Страницы: 195-203

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментов по ударно-волновому деформированию меди марки М2 в условиях одноосного нагружения. Методами световой, растровой и просвечивающей электронной микроскопии выявлены особенности механизмов деформации и разрушения меди при образовании откольной магистральной трещины. Определены параметры откольной прочности, поврежденности и самоподобия контура откольной трещины.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину