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

2020 год, номер 1

1.
Трехмерная модель бронхиального дерева человека - моделирование течения воздуха в норме и при патологии

А.Е. Медведев1,2, В.М. Фомин1,2, П.С. Гафурова1,2
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
medvedev@itam.nsc.ru
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
fomin@itam.nsc.ru
Ключевые слова: бронхиальное дерево человека, бифуркация, математическая модель, ламинарное течение, сечение бронха, human bronchial tree, bifurcation, mathematical model, laminar flow, bronchus cross section
Страницы: 3-16

Аннотация >>
Проведено математическое моделирование течения воздуха в бронхиальном дереве человека в норме и при патологии. Приведены аналитические формулы для построения полного бронхиального дерева. Все поверхности бронхиального дерева состыковываются со вторым порядком гладкости (не имеют острых углов и ребер). Геометрические характеристики бронхиального дерева человека при патологии моделируются звездообразной формой внутреннего строения бронха, патология задается двумя параметрами: степенью сужения бронха и степенью искажения цилиндрической формы бронхов. Предложена численная методика поэтапного расчета движения воздуха в бронхиальном дереве человека. Проведены расчеты ламинарного течения воздуха в бронхиальном дереве человека (от входного бронха до альвеол). Показано, что при ламинарном течении воздуха в бронхах падение давления в два раза меньше, чем при турбулентном течении. Искажение цилиндрической формы бронхов при патологии приводит к увеличению падения давления в бронхиальном дереве.

DOI: 10.15372/PMTF20200101
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


2.
Исследование развития гидроцефалии с использованием моделей пороупругости

Г.С. Янькова1,2, А.А. Черевко1,2, А.К. Хе1,2, О.Б. Богомякова3, А.А. Тулупов2,3
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
galinayankova2703@gmail.com
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
cherevko@mail.ru
3Международный томографический центр СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
bogom_o@tomo.nsc.ru
Ключевые слова: математическое моделирование, пороупругость, цереброспинальная жидкость, гидроцефалия, mathematical modeling, poroelasticity, cerebrospinal fluid, hydrocephalu
Страницы: 17-29

Аннотация >>
С использованием многофазной модели пороупругости для вещества мозга, построенной на основе медицинских данных, исследуются процессы фильтрации артериальной, венозной и капиллярной крови, а также ликвора. Рассматриваемая модель позволяет описать как здоровое состояние организма и состояние организма при гидроцефалии, так и переход между ними, осуществляющийся при изменении параметров модели.

DOI: 10.15372/PMTF20200102
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


3.
Описание асимптотического поведения маловязкой жидкости в эллиптической полости с движущейся границей

Ю.В. Пивоваров
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
pivov@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: условие проскальзывания, пограничный слой, уравнение теплопроводности, завихренность, функция тока}, slip condition, boundary layer, heat equation, vorticity, current function
Страницы: 30-42

Аннотация >>
Рассматривается задача о плоскопараллельном стационарном движении маловязкой несжимаемой жидкости внутри эллиптической полости с движущейся вдоль ее контура стенкой. На границе полости ставится условие проскальзывания с постоянной или кусочно-постоянной функцией проскальзывания. Для решения задачи используется метод сращивания асимптотических разложений. При значении числа Рейнольдса порядка Re=1500 и в отсутствие угловых точек в области течения время расчета уменьшается в сотни раз по сравнению со случаем, когда используется метод конечных разностей. Область течения делится на невязкое ядро, в котором завихренность постоянна, и "слабый" пограничный слой. Уравнение "слабого" пограничного слоя путем замены переменных сводится к уравнению теплопроводности, решение которого строится в виде ряда.

DOI: 10.15372/PMTF20200103
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


4.
Анализ режимов в трубах ранка с круглым и квадратным сечениями рабочего канала

И.К. Кабардин, В.И. Полякова, М.Х. Правдина, Н.И. Яворский, М.Р. Гордиенко
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
ivankabardin@gmail.com
Ключевые слова: вихревая труба, стабилизация, коэффициент скорости, коэффициент охлаждения, vortex tube, stabilization, velocity coefficient, cooling coefficient
Страницы: 43-52

Аннотация >>
Проведено сравнение подробных карт режимов при работе с использованием воздуха двух труб Ранка с круглым и квадратным сечениями рабочего канала в случае одинаковых направляющих аппаратов на входе и одинаковых выходов. Степень расширения воздуха и доля расхода через холодный выход варьировались в диапазонах 2-8 и 0,2-0,8 соответственно. Для обеих труб с увеличением степени расширения наблюдалась стабилизация зависимостей объемного расхода и коэффициента охлаждения от доли холодного расхода. Установлено, что коэффициент охлаждения в круглой трубе в 1,5-2,0 раза больше, чем в квадратном канале, причем объемный расход в ней приблизительно на 10% меньше.

DOI: 10.15372/PMTF20200104
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


5.
Нелинейные внутренние волны в многослойной мелкой воде

В.Ю. Ляпидевский1,2, М.В. Турбин2, Ф.Ф. Храпченков2,3, В.Ф. Кукарин4
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
liapid@hydro.nsc.ru
2Воронежский государственный университет, Воронеж, 394018, Россия
mrmike@mail.ru
3Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, 690041, Россия
fedi@poi.dvo.ru
4Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
kukarin@niic.nsc.ru
Ключевые слова: многослойная мелкая вода, внутренние волны, волновой бор, натурный эксперимент, multilayer shallow water, internal waves, wave bore, field experiment
Страницы: 53-62

Аннотация >>
В рамках второго приближения теории мелкой воды исследуется течение многослойной стратифицированной по плотности жидкости. Построена математическая модель распространения придонных и приповерхностных внутренних волн большой амплитуды, учитывающая влияние тонкой структуры термоклина (пикноклина). С использованием полученных решений, описывающих распространение уединенных волн и волновых боров, интерпретируются натурные данные.

DOI: 10.15372/PMTF20200105
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


6.
Подавление детонационной волны с помощью облака из многокомпонентной смеси частиц

А. М. Тахсини
Школа машиностроения Иранского университета науки и техники, Тегеран, Иран
am_tahsini@iust.ac.ir
Ключевые слова: юдетонационная волна, соударение, многокомпонентное облако частиц, численное моделирование, подавление, detonation wave, impact, multi-component cloud of particles, numerical simulation, suppression
Страницы: 63-70

Аннотация >>
С использованием многокомпонентной двухфазной модели для реагирующего сжимаемого поля потока, включающего облака твердых химически инертных частиц, исследуется влияние облака разнообразных частиц, находящегося вниз по потоку от ударной волны, на подавление детонационной волны. Детонационная волна моделируется для стехиометрической смеси водорода и кислорода с использованием полной химической модели. Разработана численная программа, в которой используются схема конечных объемов, метод направленных разностей, а также метод Сореля. Путем численного расчета получено значение результирующего давления при лобовом столкновении двух аналогичных волн, которое моделирует соударение детонационной волны с жесткой стенкой. Поскольку при ударе волны о стенку давление существенно увеличивается, для его понижения можно использовать многокомпонентное облако частиц как в случае малого, так и в случае длительного времени воздействия.

DOI: 10.15372/PMTF20200106
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


7.
Моделирование сопротивления спрея с использованием теории моментов и степенного закона для скорости капли

А. А. Маджул1, Н. Х. Хамза1, Н. М. Джасим2
1Университет г. Аль-Кадисия, Эд-Дивания, 58001, Ирак
ahmed.majhool@qu.edu.iq
2Университет г. Аль-Куфа, Эн-Наджаф, 54003, Ирак
noor.alhasnawi@uokufa.edu.iq
Ключевые слова: моменты распыления, распределение капель по размерам, распределение скоростей капель, межфазная модель сопротивления, моделирование сопротивления, spray moments, droplet size distribution, droplet velocity distribution, interfacial drag model, drag modeling
Страницы: 71-81

Аннотация >>
С использованием модели, основанной на учете сил межфазного сопротивления объемов жидкостей, групп капель и отдельных капель, захватываемых воздушным потоком, численно исследован межфазный обмен импульсами в полидисперсном двухфазном потоке. Предложена степенная зависимость между скоростью капли и ее диаметром. Дисперсная фаза моделируется с использованием методики моментов распределения капель по размерам. Уравнения решаются в эйлеровых координатах с использованием метода конечных объемов, фазы учитываются в источниковых членах. Рассматриваемая зависимость точно описывает поведение капель, поскольку в случае капель большого диаметра сопротивление и скорости выше, чем в случае капель меньшего размера. Показано, что результаты, полученные с использованием модели, хорошо согласуются с экспериментальными и численными данными о глубине проникания спрея и среднем радиусе Сотера.

DOI: 10.15372/PMTF20200107
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


8.
Численное исследование влияния высоты и положения отложения на эффективность пленочного охлаждения

А. Гулайлиа1,2, А. Хорси2, С. А. Слимэйн1,2, М. М. Бенчериф2,3, К. Гурссма2
1Центр разработки спутников, Оран, Алжир
guelailia@yahoo.fr
2Университет наук и технологий им. Мохамеда Будиафа, Оран, 31001, Алжир
azzeddine_khorsi@yahoo.fr
3Оранская национальная политехническая школа Мориса Аудина, Оран, 31000, Алжир
Mohamed_benchrif@yahoo.fr
Ключевые слова: вычислительная гидродинамика, тепломассообмен, турбулентность, тепловая защита, сопло ракеты, пленочное охлаждение, отложение, computational fluid dynamics, heat and mass transfer, turbulence, thermal protection, rocket nozzle, film cooling, deposit
Страницы: 82-90

Аннотация >>
С использованием программного обеспечения ANSYS CFX исследовано влияние геометрических и физических параметров (коэффициента вдува, положения и высоты твердых отложений) за выходным отверстием инжектора на эффективность пленочного охлаждения. Исследовано несколько вариантов расположения отложения различной высоты относительно выходного отверстия инжектора. Для описания турбулентности использовалась модель сдвиговых напряжений (SST-модель). Определена эффективность охлаждения пленки при различных значениях коэффициента вдува. Проведено сравнение результатов численных расчетов и экспериментальных данных и показано, что они хорошо согласуются.

DOI: 10.15372/PMTF20200108
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


9.
Влияние термообработки на разрушение сварного соединения авиационного сплава системы Al-Cu-Li при различных температурах

Е.В. Карпов1, А.Г. Маликов2, А.М. Оришич2, Б.Д. Аннин1
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
evkarpov@mail.ru
2Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
smalik@ngs.ru
Ключевые слова: лазерная сварка, алюминиево-литиевый сплав, термообработка, локализация пластических деформаций, влияние температуры, laser welding, aluminum-lithium alloy, thermal treatment, plastic strain localization, temperature effect
Страницы: 91-101

Аннотация >>
Приведены результаты экспериментального исследования влияния температуры на разрушение лазерных сварных соединений авиационного алюминиевого сплава системы Al-Cu-Li. Проведено сравнение процессов деформирования и разрушения сварных швов в исходном состоянии и после двухступенчатой термической обработки. Показано, что механические характеристики сварных образцов имеют значения, близкие к значениям характеристик исходного сплава.

DOI: 10.15372/PMTF20200109
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


10.
Построение определяющих уравнений для ортотропных при ползучести материалов с различными свойствами при растяжении и сжатии

И.А. Банщикова
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
binna@ngs.ru
Ключевые слова: конструкционные сплавы, ортотропия, разносопротивляемость растяжению и сжатию, ползучесть, плоское напряженное состояние, сдвиг, кручение стержней с кольцевым сечением, минимум дополнительного рассеяния, structural alloys, orthotropy, different resistance in tensile and compression, creep, plane stress state, shear, torsion of annular cross-section rods, additional dissipation power
Страницы: 102-117

Аннотация >>
Предлагаются определяющие уравнения установившейся ползучести для ортотропных материалов, обладающих различными свойствами при растяжении и сжатии. Для описания разносопротивляемости используются степенные функции с различными показателями при растяжении и сжатии. Приведены уравнения задач о растяжении, сдвиге и уравнения задачи о плоском напряженном состоянии. С использованием предложенной модели решена задача о кручении постоянным моментом при температуре $T = 200$ \gr цилиндрических трубчатых стержней, вырезанных в направлении нормали к плите из трансверсально-изотропного сплава АК4-1 и в продольном направлении. Получены определяющие уравнения при кручении. Значения параметров модели найдены в экспериментах на одноосное растяжение и сжатие сплошных круглых образцов, вырезанных в различных направлениях. При одном и том же степенном показателе при растяжении и сжатии получено аналитическое решение для скорости закручивания стержня с кольцевым поперечным сечением, вырезанного в направлении нормали к плите. Для стержня, вырезанного в продольном направлении, получена верхняя оценка скорости закручивания. Показано, что результаты расчетов удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.

DOI: 10.15372/PMTF20200110
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


11.
Вязкоупругопластическое деформирование пластин с пространственными структурами армирования

А.П. Янковский
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
lab4nemir@rambler.ru
Ключевые слова: пластины, пространственное армирование, плоское армирование, динамический изгиб, теория Редди, вязкоупругопластическое деформирование, тело Максвелла - Больцмана, схема типа "крест", plates, spatial reinforcement, flat reinforcement, dynamic bending, Reddy theory, viscoelastic-plastic deformation, Maxwell-Boltzmann body, "cross" type scheme
Страницы: 118-132

Аннотация >>
На основе метода шагов по времени разработана математическая модель вязкоупругопластического изгибного деформирования пространственно-армированных пластин. Вязкоупругое поведение компонентов композиции описывается уравнениями тела Максвелла - Больцмана, пластическое поведение - теорией течения с изотропным упрочнением. Малое сопротивление композитных пластин поперечному сдвигу учитывается в рамках теории Редди, а геометрическая нелинейность задачи - в приближении Кармана. Решение соответствующей начально-краевой задачи строится на основе численной схемы типа "крест". Исследовано динамическое вязкоупругопластическое изгибное деформирование плоско- и пространственно-армированных стеклопластиковых прямоугольных пластин под действием воздушной взрывной волны. Показано, что для относительно толстых пластин замена плоской структуры армирования на пространственную приводит к значительному уменьшению максимальных и остаточных прогибов и интенсивности деформаций связующего материала, в то время как для относительно тонких пластин такая замена является неэффективной. Установлено, что на начальной стадии деформирования амплитуда колебаний композитной пластины существенно превышает величину остаточного прогиба.

DOI: 10.15372/PMTF20200111
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


12.
Об отслоении покрытия, лежащего на упругом основании

А.О. Ватульян, К.Л. Морозов
Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, 344006, Россия
vatulyan@math.rsu.ru
Ключевые слова: покрытие на упругом основании, отслоение, трансцендентное уравнение, закритическое поведение, метод Ритца, elastic coating, delamination, transcendental equation, supercritical behavior, Ritz method
Страницы: 133-143

Аннотация >>
С использованием известных моделей исследован процесс отслоения от упругого основания предварительно сжатого покрытия, подробно изучено соответствующее трансцендентное уравнение, доказано существование решения в некотором диапазоне значений параметров, получены простые формулы для критического значения. С помощью процедуры линеаризации и метода Ритца изучено закритическое поведение покрытия. Предложен способ упрощения рассматриваемой задачи путем решения на участке отслоения задачи для балки с граничными условиями винклеровского типа, проведена оценка такого упрощения.

DOI: 10.15372/PMTF20200112
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


13.
Исследование механических свойств ячеистого заполнителя и разрушения композитной балки при наличии в связующем слое трещины нормального отрыва

М. Шишесаз, М. Дехгани, М. Хасанванд
Университет г. Ахваз им. Шахида Чамрана, Ахваз, Иран
mshishehsaz@scu.ac.ir
Ключевые слова: ячеистый заполнитель, трещина нормального отрыва, связующий слой, метод конечных элементов, cellular core, mode I fracture, cohesive crack, finite element method
Страницы: 144-151

Аннотация >>
Исследуется зависимость коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины нормального отрыва, расположенной в связующем слое пятислойной композитной балки, от свойств заполнителя. Ячейки заполнителя в форме сотов, равносторонних треугольников и квадратов изготовлены из листов номекса. Механические свойства двумерного и трехмерного ячеистых заполнителей определялись численно методом конечных элементов. Определен коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины нормального отрыва, расположенной в связующем слое композитной слоистой балки. Проведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. Установлено, что в балке с заполнителем, состоящим из ячеек в форме сотов, коэффициент интенсивности напряжений меньше, чем в балке с заполнителем, состоящим из ячеек в форме равносторонних треугольников или квадратов. Показано, что с увеличением толщины стенок ячеек коэффициент интенсивности напряжений увеличивается.

DOI: 10.15372/PMTF20200113
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


14.
Численный метод определения коэффициента интенсивности напряжений для тел из однородного и неоднородного материалов с трещиной

В.М. Тихомиров
Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск, 630049, Россия
twm@stu.ru
Ключевые слова: коэффициент интенсивности напряжений, трещина на границе раздела двух сред, асимптотическое решение, метод конечных элементов, stress intensity factor, crack at the interface between two media, asymptotic solution, finite element method
Страницы: 152-160

Аннотация >>
На основе результатов анализа асимптотических решений задач о деформировании однородного тела с разрезом и пластины с трещиной, расположенной на границе раздела двух сред, разработаны алгоритмы определения коэффициента интенсивности напряжений. Предложенные алгоритмы применены для расчета коэффициентов интенсивности напряжений с использованием результатов численного решения задач о нагружении различных плоских и пространственных однородных тел с трещинами, а также пластины с трещиной, расположенной на границе раздела двух упругих сред. Показано, что результаты расчета хорошо согласуются с данными, полученными другими методами.

DOI: 10.15372/PMTF20200114
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


15.
Обобщение производных Гюнтера на липшицевы области и применение их в теории граничных потенциалов упругих волн

А. Бендали1,2, С. Тордь3, Ю.М. Волчков4,5
1Университет г. Тулузы, Тулуза, Франция
abendali@insa-toulouse.fr
2Институт математики г. Тулузы, Тулуза, Франция
3Университет г. По, По, Франция
sebastien.tordeux@inria.fr
4Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
volk@hydro.nsc.ru
5Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
Ключевые слова: граничные интегральные операторы, производные Гюнтера, упругие волны, поверхностные потенциалы, липшицевы области, boundary integral operators, GГјnter derivatives, elastic waves, layer potentials, Lipschitz domains
Страницы: 161-183

Аннотация >>
Предложенная ранее для областей класса C2 регуляризация следов и операторов напряжений потенциалов упругих волн обобщается на случай липшицевых областей. В частности, это обобщение позволяет достаточно легко получить свойства отображений потенциалов упругих волн из свойств отображений потенциалов скалярного уравнения Гельмгольца, не используя общую теорию систем эллиптических уравнений для липшицевых областей. Скалярные производные Гюнтера функции, определенной на границе трехмерной области, выражаются через компоненты повернутого поверхностного градиента Δ δ Ωu × n этой функции в каноническом базисе пространства, содержащего эту область. Установлено, что эти производные определяют на границе липшицевой области ограниченные операторы, действующие из Hs в Hs-1 (0 ≤ s ≤ 1), которые можно использовать в численных алгоритмах метода граничных элементов. Дается представление оператора Гюнтера и потенциалов простого и двойного слоев упругих волн в двумерном случае.

DOI: 10.15372/PMTF20200115
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину