|
|
|
Главная – Журналы – Прикладная механика и техническая физика 2016 номер 1
Array
(
[SESS_AUTH] => Array
(
[POLICY] => Array
(
[SESSION_TIMEOUT] => 24
[SESSION_IP_MASK] => 0.0.0.0
[MAX_STORE_NUM] => 10
[STORE_IP_MASK] => 0.0.0.0
[STORE_TIMEOUT] => 525600
[CHECKWORD_TIMEOUT] => 525600
[PASSWORD_LENGTH] => 6
[PASSWORD_UPPERCASE] => N
[PASSWORD_LOWERCASE] => N
[PASSWORD_DIGITS] => N
[PASSWORD_PUNCTUATION] => N
[LOGIN_ATTEMPTS] => 0
[PASSWORD_REQUIREMENTS] => Пароль должен быть не менее 6 символов длиной.
)
)
[SESS_IP] => 3.22.181.209
[SESS_TIME] => 1713556939
[BX_SESSION_SIGN] => 9b3eeb12a31176bf2731c6c072271eb6
[fixed_session_id] => d4c9f222316a16fefb966796d5b9c01a
[UNIQUE_KEY] => 985bc91d97cce46130d2b985857a79b7
[BX_LOGIN_NEED_CAPTCHA_LOGIN] => Array
(
[LOGIN] =>
[POLICY_ATTEMPTS] => 0
)
)
2016 год, номер 1
|
Ю.В. Юлмухаметова
Институт механики им. Р. Р. Мавлютова Уфимского научного центра РАН, 450054 Уфа, Россия
yulmukhametova.yulya@yandex.ru
Ключевые слова: подмодели ранга два газовой динамики, линейное поле скоростей, плоский коллапс политропного газа, rank two submodels of gas dynamics, linear velocity field, planar collapse of a polytropic gas
Страницы: 3-10
Аннотация >>
Изложен метод нахождения точных решений уравнений газовой динамики с линейным полем скоростей. С использованием данного метода найдены точные решения для одной подмодели эволюционного типа, которая была полностью интегрирована для случая политропного газа. Приведены примеры движения частиц для полученных точных решений.
DOI: 10.15372/PMTF20160101 |
|
В.М. Белолипецкий1,2, П.В. Белолипецкий1,3
1Институт вычислительного моделирования СО РАН, 660036 Красноярск, Россия
belolip@icm.krasn.ru
2Сибирский федеральный университет, 660041 Красноярск, Россия
3Институт биофизики СО РАН, 660036 Красноярск, Россия
pbel@icm.krasn.ru
Ключевые слова: стратифицированные озера, ветровые течения, критерий смены режимов течений, stratified lakes, wind flows, criterion of change in flow regime
Страницы: 11-15
Аннотация >>
Исследованы ветровые течения в соленых меромиктических озерах, в которых в течение как минимум одного года толща воды не перемешивается до дна. При этом формируются верхний и глубинный слои, в которых градиенты плотности малы, между ними располагается слой воды с большим градиентом плотности. Показано, что в зависимости от плотностной стратификации и скорости ветра возможны ветровые течения (в вертикальной плоскости) двух типов: с одной или двумя циркуляционными зонами. Для двухслойной модели озера предложен критерий смены режимов ветровых течений.
DOI: 10.15372/PMTF20160102 |
|
Е.П. Магденко
Институт вычислительного моделирования СО РАН, 660036 Красноярск, Россия
magdenko_evgeniy@icm.krasn.ru
Ключевые слова: критические числа Марангони, деформируемая свободная плоская граница, конвекция, метод разделения переменных, critical Marangoni number, deformable free flat boundary, convection, method of separation of variables
Страницы: 16-23
Аннотация >>
Рассмотрена находящаяся в цилиндре конечного размера жидкость, в которой возникает неустойчивость Марангони. Верхняя граница жидкости свободна и деформируема. С использованием метода разделения переменных решена задача о возникновении конвекции в цилиндрическом контейнере. Получено однородное дифференциальное уравнение шестого порядка с постоянными коэффициентами и сложными граничными условиями. Для случая монотонных возмущений получено аналитическое выражение для критических чисел Марангони. Рассмотрен случай, когда жидкость в цилиндре находится в состоянии невесомости.
DOI: 10.15372/PMTF20160103 |
|
Ф. Бурас1,2, Ф. Халди1
1Университет г. Батна, Батна, Алжир
f.bouras@hotmail.fr
2Университет г. Эль-Уэд, Эль-Уэд, Алжир
Ключевые слова: производство энтропии, турбулентный режим горения, необратимый термодинамический процесс, численные методы гидродинамики, entropy generation, turbulent combustion, thermodynamic irreversibility, computational fluid dynamics
Страницы: 24-32
Аннотация >>
С использованием численных методов исследованы необратимые процессы, сопровождающие процесс горения. Проведено сравнение результатов численного анализа и экспериментальных данных. С использованием пакета Fluent на основе ($k$--$\varepsilon$)-модели турбулентности и двухстадийной модели химической реакции исследуется процесс диффузионного горения в стандартной горелке. Изучено влияние вязкости, теплопереноса, диффузии компонентов смеси и химической реакции на производство энтропии. Установлено, что основной вклад в производство энтропии вносят химическая реакция и теплоперенос, поступление в камеру сгорания предварительно нагретого воздуха препятствует протеканию термодинамически необратимых процессов.
DOI: 10.15372/PMTF20160104 |
|
А. С. Бат, А. Али
Университет Куэд-и-Азам, Исламабад, Пакистан
adnansaeedbutt85@gmail.com
Ключевые слова: энтропия, свободная конвекция, осциллирующая пластина, магнитное поле, entropy, free convection, oscillating plate, magnetic field
Страницы: 33-44
Аннотация >>
Изучается производство энтропии при свободном конвективном течении вдоль осциллирующей пластины. С помощью преобразования Лапласа получено точное решение дифференциальных уравнений в частных производных. Полученные выражения для скорости и температуры потока используются для вычисления поверхностного трения, числа Нуссельта, числа Бежана и локального параметра производства энтропии.
DOI: 10.15372/PMTF20160105 |
|
Н. Т. М. Эль-Дабе, Г. М. Моатимид, М. А. Хассан, Д. Р. Мостафа
Университет Айн Шамс, Каир, Египет
eng_mohamed_nabil125@hotmail.com
Ключевые слова: перистальтическое течение, модель Олдройда, конусообразная артерия, течение в сужающемся канале, электрогидродинамика, теплообмен, явление захвата, peristaltic flow, Oldroyd model, tapered artery, stenosis flow, electrohydrodynamics, heat transfer, trapping phenomena
Страницы: 45-63
Аннотация >>
Исследуется влияние вертикального переменного тока, электрического поля и теплообмена на перистальтическое течение диэлектрической вязкоупругой жидкости Олдройда в цилиндрическом и конусообразном умеренно сужающемся каналах. Аналитические решения уравнений движения строятся с использованием метода возмущений, зависящего от двух параметров: амплитудного отношения и малого волнового числа. Численные расчеты выполнены при различных значениях электрического числа Рэлея, градиента температуры, числа Рейнольдса, волнового числа, максимального сужения и числа Вейссенберга. Показано влияние этих параметров на распределения скорости, температуры, электрического потенциала и пристенного напряжения сдвига и построены линии тока. Установлено, что в случае сужающейся конусообразной трубки данные параметры больше, чем в случае цилиндрической и расширяющейся конусообразной трубки.
DOI: 10.15372/PMTF20160106 |
|
Р. Мохебби1, М. Назари2, М. Х. Кайхани2
1Университет Дамгана, Дамган, Иран
rasul_mohebbi@du.ac.ir
2Технологический университет Шахруда, Шахруд, Иран
mnazari@shahroodut.ac.ir
Ключевые слова: вынужденная конвекция, степенные жидкости, метод решеточных уравнений Больцмана, метод конечных элементов, forced convection, power-law fluid, lattice Boltzmann method, finite element method
Страницы: 64-79
Аннотация >>
С использованием метода решеточных уравнений Больцмана и метода конечных элементов решена задача о ламинарном установившемся течении несжимаемой жидкости со степенным реологическим законом и теплопереносе между двумя параллельными пластинами, где расположен цилиндр, имеющий квадратное поперечное сечение. Получено численное решение задачи при различных значениях отношения длины стороны квадрата к ширине канала и показателя степени n в реологическом законе. Исследовано течение как псевдопластической жидкости (n<1), так и дилатантной (n>1). Проведено сравнение численных решений с аналитическим решением. Вычислены локальное и осредненное числа Нуссельта. Показано, что метод решеточных уравнений Больцмана является альтернативой методу конечных элементов при исследовании течений неньютоновских жидкостей.
DOI: 10.15372/PMTF20160107 |
|
А.В. Серяков
Научно-производственное предприятие "Медгаз", 121471 Москва, Россия
seryakovav@yandex.ru
Ключевые слова: низкотемпературные тепловые трубы, коническое сопло, емкостный датчик конденсации, low-temperature heat pipes, conical nozzle, capacitive condensation sensor
Страницы: 80-94
Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального и численного исследований процесса теплопередачи и вихревых пульсационных течений в коротких низкотемпературных тепловых трубах, паровой канал которых имеет форму конического сопла. Обнаружено, что при нагревании испарителя тепловой трубы начиная с некоторого порогового значения тепловой мощности в паровом канале возникают пульсации давления, что обусловлено началом кипения в испарителе. Измерены частоты пульсаций и определена их зависимость от величины перегрева испарителя. Установлено, что в тепловых трубах с паровым каналом в виде конического сопла пульсации возникают при меньших величинах перегрева испарителя, а их частоты больше, чем в тепловых трубах такого же размера со стандартным цилиндрическим паровым каналом. Показано, что на кривой зависимости коэффициента теплопередачи от тепловой нагрузки на испаритель имеется перегиб, соответствующий началу кипения в капиллярно-пористом испарителе тепловой трубы.
DOI: 10.15372/PMTF20160108 |
|
Г.А. Ковальская, А.К. Петров
Институт химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
kovalska@kinetiсs.nsc.ru
Ключевые слова: нелинейные осцилляторы, долгоживущие колебательные состояния, локальные моды, внутримолекулярный переход энергии, nonlinear oscillators, long-lived vibrational states, local modes, intramolecular energy transition
Страницы: 95-104
Аннотация >>
Исследуются нелинейные колебания в замкнутой системе связанных нелинейных осцилляторов на примере молекул ацетиленового типа. Получен критерий устойчивого существования долгоживущих колебательных состояний --- локальных мод --- в одном из осцилляторов. Показано, что разрушение локальной моды, как и ее появление, происходит скачкообразно, а механизм стабилизации таких возбуждений обусловлен наличием или отсутствием внутренних резонансов колебательной системы, которой является каждая многоатомная молекула. Определены значения энергии, необходимой для возбуждения колебаний, при которых возможно возникновение локальных мод. Показано, что результаты расчетов не противоречат экспериментальным данным.
DOI: 10.15372/PMTF20160109 |
|
М. Седиги, А. Ягутян
Университет Шахида Чамрана, Ахваз, Иран
hmsedighi@gmail.com
Ключевые слова: метод разложения по параметру, частотная кривая, углеродные нанотрубки, нелокальная теория упругости, силы притяжения Ван-дер-Ваальса, неустойчивость процесса притягивания, графитовые листы, parameter expansion method, frequency-amplitude relationship, carbon nanotubes, nonlocal elasticity theory, van der Waals attraction, pull-in instability, graphite sheets
Страницы: 105-117
Аннотация >>
Излагается новый асимптотический метод исследования динамической неустойчивости процесса притягивания защемленной на торцах углеродной нанотрубки, расположенной вблизи графитовых листов. Выведены нелинейные уравнения колебаний нанотрубки, возбуждаемых электрическим полем. С учетом межмолекулярных сил Ван-дер-Ваальса методом разложения по параметру исследованы динамическая неустойчивость нанотрубки и зависимость собственной частоты от амплитуды колебаний. Показано, что для получения приемлемых результатов достаточно в разложении решения удержать два члена. Проведено сравнение полученного аналитического решения с численным решением. Установлено, что точками равновесия автономной системы являются центр и неустойчивое седло, а фазовые картины движения углеродной нанотрубки содержат периодические и гомоклинические орбиты.
DOI: 10.15372/PMTF20160110 |
|
А.Г. Грешилов
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
algreshilov@mail.ru
Ключевые слова: изгибно-гравитационные колебания, собственные колебания, гидроупругость, мелкая вода, круглая пластина, bending-gravitational oscillations, natural oscillations, hydroelasticity, shallow water, circular plate
Страницы: 118-125
Аннотация >>
Приведены результаты численно-аналитического исследования собственных и квазисобственных изгибно-гравитационных колебаний круглой упругой плавающей на поверхности жидкости ледяной пластины, примороженной к цилиндрической вертикальной опоре. В рамках теории длинных волн на мелкой воде для ограниченного и неограниченного бассейнов исследована зависимость собственных и квазисобственных частот от геометрических параметров области колебаний.
DOI: 10.15372/PMTF20160111 |
|
М. И. А. Отман1, Й. К. Сонг2
1Университет г. Загазиг, 44519 Загазиг, Египет
m_i_a_othman@yahoo.com
2Ксианьский университет Джаотонг, 710049 Ксиань, Китай
yqsong@mail.xjtu.edu.cn
Ключевые слова: микрополярная электромагнитная термоупругость, теория Лорда-Шульмана, теория Грина-Линдсея, анализ нормальных колебаний, micropolar electromagneto-thermoelasticity, Lord-Shulman theory, Green-Lindsay theory, normal mode analysis
Страницы: 126-135
Аннотация >>
Изучается модель обобщенной микрополярной магнитной термоупругости в теплопроводном идеально проводящем полупространстве в случае, когда вектор напряженности начального магнитного поля параллелен границе полупространства. Такая постановка задачи используется в обобщенных теориях термоупругости Лорда --- Шульмана, Грина --- Линдсея, а также в динамической моментной теории. С учетом нормальных колебаний на поверхности раздела получены выражения для приращения температуры, смещения и компонент напряжения в модели. С использованием гармонических функций управляющие уравнения приводятся к двум дифференциальным уравнениям четвертого порядка. В результате численного расчета получены значения рассматриваемых величин для микрополярного упругого материала (кристаллического магния). Проведено сравнение этих результатов с результатами, полученными по известным теориям в случае наличия магнитного поля.
DOI: 10.15372/PMTF20160112 |
|
Дж. Алинеджад
Сари Исламского университета Азад, Сари, Иран
Alinejad_javad@iausari.ac.ir
Ключевые слова: метод сеточных уравнений Больцмана, изотермические цилиндры, вихревая дорожка, число Рейнольдса, lattice Boltzmann model, isothermal cylinders, vortex shedding, Reynolds number
Страницы: 136-145
Аннотация >>
C использованием сеточных уравнений Больцмана моделируется процесс теплообмена в течении за тремя эллиптическими или круглыми цилиндрами при изотермическом граничном условии. Также с использованием сеточных уравнений Больцмана и тепловой модели столкновения Бхатнагара-Гросса-Крука при 30 ≤ Re ≤ 100, Pr = 0,71 моделируется двумерная вынужденная конвекция. Получены распределения давления, изотермы и линии тока, а для ряда случаев - вихревые дорожки. Показано, что полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными и численными данными.
DOI: 10.15372/PMTF20160113 |
|
Л.М. Котляр, Н.М. Миназетдинов
Казанский федеральный университет, 423810 Набережные Челны, Россия
leonid-kotlyar@mail.ru
Ключевые слова: электрохимическая обработка металлов, потенциал, гидродинамическая аналогия, свободная поверхность, electrochemical machining of metals, potential, hydrodynamic analogy, free surface
Страницы: 146-155
Аннотация >>
Получено аналитическое решение задачи об электрохимической обработке металлов катодом-инструментом криволинейной формы с учетом разрывной функции, описывающей зависимость выхода по току от его плотности. Согласно гидродинамической интерпретации исходная задача сводится к задаче теории течений идеальной жидкости со свободной поверхностью. Показано, что при использовании предлагаемой зависимости выхода по току от его плотности на неизвестной обрабатываемой поверхности существует три области с различными законами распределения доли заряда, затрачиваемой на растворение металла. Представлены результаты расчетов для различных частных случаев.
DOI: 10.15372/PMTF20160114 |
|
Я.А. Ляшенко1,2
1Сумский государственный университет, 40007 Сумы, Украина
nabla04@ukr.net
2Берлинский технический университет, 10623 Берлин, Германия
Ключевые слова: система Лоренца, сдвиговые напряжения и деформации, граничное трение, кинетические режимы трения, моделирование, дифференциальные уравнения в частных производных, самоорганизация, Lorenz system, shear stresses and strains, boundary friction, kinetic friction regimes, modeling, partial differential equations, self-organization
Страницы: 156-166
Аннотация >>
Рассматривается синергетическая модель, позволяющая описать процессы граничного трения двух атомно-гладких твердых поверхностей, разделенных ультратонким слоем смазочного материала. При построении модели используется система уравнений Лоренца, которая параметризуется сдвиговыми напряжениями, сдвиговой деформацией и температурой смазочного материала. С учетом пространственной неоднородности указанных параметров показано, что в процессе трения по плоскости контакта образуется структура с доменами двух типов. Рассчитаны временные зависимости фрактальных размерностей распределений доменов по плоскости контакта и показано, что существует момент времени, когда фрактальные размерности принимают минимальные значения. Установлено, что в ходе эволюции система стремится к однородному состоянию, при котором во всей области контакта реализуются сдвиговые напряжения, имеющие постоянное значение, определяющее относительную скорость движения трущихся блоков.
DOI: 10.15372/PMTF20160115 |
|
В.А. Шувалов, Н.А. Токмак, Н.И. Письменный, Г.С. Кочубей
Институт технической механики НАНУ, 49005 Днепропетровск, Украина
shuv@vash.dp.ua
Ключевые слова: намагниченное тело, гиперзвуковой поток разреженной плазмы, магнитное поле, magnetized body, hypersonic rarefied plasma flow, magnetic field
Страницы: 167-175
Аннотация >>
Получены зависимости коэффициентов силы сопротивления и подъемной силы намагниченной сферы в гиперзвуковом потоке разреженной плазмы от угла между вектором скорости потока плазмы и вектором индукции собственного магнитного поля тела в широком диапазоне значений отношения магнитного давления к скоростному напору потока плазмы. Показано, что изменение ориентации векторов магнитного поля тела и скорости набегающего потока позволяет управлять динамическим взаимодействием в системе плазма --- тело, а именно реализовывать режимы торможения и ускорения намагниченной сферы в гиперзвуковом потоке разреженной плазмы.
DOI: 10.15372/PMTF20160116 |
|
В.А. Горелов, А.Ю. Киреев
Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, 140180 Жуковский, Россия
va_gorelov@mail.ru
Ключевые слова: ударная волна, неравновесность, физико-химические модели, ионизирующее излучение, shock wave, nonequilibrium, physicochemical models, ionizing radiation
Страницы: 176-186
Аннотация >>
Разработана физико-химическая модель генерирования неравновесного молекулярного излучения в области вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) спектра за ударной волной в воздухе в диапазоне значений ее скорости $4{,}5\div9{,}5$ км/с. С использованием результатов экспериментов в ударной трубе по исследованию фотоионизации воздуха перед фронтом ударной волны верифицирована численная модель ВУФ-излучения в диапазоне длин волн $85\div105$ нм. В модельных расчетах установлено, что неравновесное ВУФ-излучение возникает в очень тонком высокотемпературном слое за фронтом ударной волны и на него оказывает влияние наличие электронов.
DOI: 10.15372/PMTF20160117 |
|
Е.А. Батяев1,2, Т.И. Хабахпашева1,2
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
john@hydro.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск, Россия
tana@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: взаимодействие тела и жидкости, удар по тонкому слою жидкости, метод сращиваемых асимптотических разложений, метод плоских сечений, удлиненный эллипсоид, body and liquid interaction, impact on a thin liquid layer, matched asymptotic expansions, plane section method, elongated ellipsoid
Страницы: 187-198
Аннотация >>
Рассматривается задача об ударе удлиненного твердого тела с уплощенным дном по тонкому слою идеальной несжимаемой жидкости в случае, когда горизонтальная составляющая скорости тела существенно больше ее вертикальной составляющей. Исследуется начальная стадия удара, на которой заранее неизвестная область контакта тела и жидкости быстро расширяется. Нагрузки на тело определяются методом плоских сечений. Для определения положения и размеров области контакта в каждом сечении используется метод сращиваемых асимптотических разложений. Решается связанная задача: течение жидкости, обусловленное движением тела, и само движение тела определяются одновременно. Получена система интегродифференциальных уравнений, на основе которой численно исследовано движение тела под действием гидродинамических нагрузок и найдено распределение гидродинамического давления по пятну контакта.
DOI: 10.15372/PMTF20160118 |
|
Т. Хайат1,2, М. Хусейн3, С. А. Шехзад4, А. Алсаеди2
1Университет Каид-и-Азам, 44000 Исламабад, Пакистан
fmgpak@gmail.com
2Университет короля Абдул-Азиза, 21589 Джедда, Саудовская Аравия
aalsaedi@hotmail.com
3Университет техники и технологии, 54890 Лахор, Пакистан
majid_gul@yahoo.com
4Институт информационных технологий COMSATS, 57000 Сахивал, Пакистан
ali_qau70@yahoo.com
Ключевые слова: наночастицы, реологический степенной закон для жидкости, конвективное граничное условие, nanoparticles, power-law fluid, convective boundary condition
Страницы: 199-206
Аннотация >>
Исследовано течение в пограничном слое неньютоновской жидкости, содержащей наночастицы, на вертикальной растягивающейся пластине. Проверена сходимость полученного решения. Получены значения скорости, температуры, поверхностного трения и числа Нуссельта в пограничном слое.
DOI: 10.15372/PMTF20160119 |
|
В.И. Терехов, Я.И. Смульский, К.А. Шаров
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
terekhov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: турбулентный поток, отрывное течение, обратный уступ, пассивное возмущение, ребро, turbulent flow, separated flow, backward-facing step, passive disturbance, rib
Страницы: 207-215
Аннотация >>
С использованием метода трассерной визуализации проведено экспериментальное исследование течения в канале с обратным уступом и установленным перед ним ребром, генерирующим возмущения потока. Показано, что установка одиночного ребра приводит к деформации профилей продольных средних скоростей и турбулентных пульсаций. Выявлено влияние положения и высоты одиночного ребра на область рециркуляции за обратным уступом. Подтверждено, что при присоединении потока до уступа размер области рециркуляции за обратным уступом уменьшается.
DOI: 10.15372/PMTF20160120 |
|
С.Н. Аристов1, К.Г. Шварц2
1Институт механики сплошных сред УрО РАН, 614013 Пермь, Россия
asn@icmm.ru
2Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации, 119571 Москва, Россия
kafedramend@mail.ru
Ключевые слова: термокапиллярная адвекция, вращение, точное решение, thermocapillary advection, rotation, accurate solution
Страницы: 216-223
Аннотация >>
Представлено новое точное решение уравнений Навье --- Стокса в приближении Буссинеска, описывающее термокапиллярное адвективное течение в медленновращающемся плоском горизонтальном слое несжимаемой жидкости со свободными границами. Такое течение возникает в случае линейного распределения температуры по горизонтальным координатам либо потока тепла на границах слоя. Исследовано влияние чисел Тейлора, Марангони, Грасгофа и Био на профили скорости течения и температуры.
DOI: 10.15372/PMTF20160121 |
|
