|
|
|
Главная – Журналы – Прикладная механика и техническая физика 2018 номер 2
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] => 18.188.119.67
[SESS_TIME] => 1732178434
[BX_SESSION_SIGN] => 9b3eeb12a31176bf2731c6c072271eb6
[fixed_session_id] => 605a022806872b9d41714a2dfb83b360
[UNIQUE_KEY] => 6825dfa7cace924b6855e06da4700904
[BX_LOGIN_NEED_CAPTCHA_LOGIN] => Array
(
[LOGIN] =>
[POLICY_ATTEMPTS] => 0
)
)
2018 год, номер 2
|
Ю.Н. Григорьев1,2,3, С.В. Мелешко4, А. Суриявичитсерании4
1Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
grigor@ict.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
3Новосибирский государственный университет
4Математический колледж, Накхон Ратчасима, 30000, Таиланд
sergey@math.sut.ac.th
Ключевые слова: уравнение Больцмана, изотропная функция распределения, функция источника, инвариантные решения, Boltzmann equation, isotropic distribution function, source function, invariant solutions
Страницы: 3-11
Аннотация >>
Построены точные решения нелинейного кинетического уравнения Больцмана с источником в случае изотропной функции распределения и максвелловской модели изотропного рассеяния. Для построения решений используется группа эквивалентности, одно из преобразований которой единственным образом выделяет класс функций источника, линейных по функции распределения, причем преобразованное уравнение имеет нулевую правую часть. Это позволяет в явном виде найти инвариантные решения типа решения Бобылева - Крука - Ву, в частности, допускающие физическую интерпретацию.
DOI: 10.15372/PMTF20180201 |
|
В.А. Ильин, Л.А. Пономарева
Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, 614990, Россия
ilin1@psu.ru
Ключевые слова: электроконвекция, слабопроводящая жидкость, переход в хаотическое состояние, electroconvection, low-conductivity fluid, transition to chaotic state
Страницы: 12-22
Аннотация >>
Исследована электроконвекция слабопроводящей жидкости в конденсаторе с граничными условиями прилипания на твердой поверхности в случае быстрой релаксации заряда. Изучена линейная устойчивость равновесия жидкости в постоянном электрическом поле. Получена модель, описывающая осредненное течение жидкости в высокочастотном электрическом поле. Исследованы нелинейные режимы электроконвекции. Построена карта режимов. Установлено, что в зависимости от частоты внешнего поля переход в хаотическое состояние происходит через квазипериодические либо перемежаемые структуры.
DOI: 10.15372/PMTF20180202 |
|
Л.Х. Ингель1,2
1Научно-производственное объединение "Тайфун", Обнинск, 249038, Россия
lev.ingel@gmail.com
2Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН, Москва, 119017, Россия
Ключевые слова: конвекция, термики, турбулентность, интегральные модели, сдвиговые течения, нелинейность, аналитические решения, convection, thermals, turbulence, integral models, shear flows, nonlinearity, analytical solutions
Страницы: 23-30
Аннотация >>
Нелинейная интегральная модель турбулентного термика обобщена на случай наличия горизонтальной составляющей его движения относительно среды (например, всплывания термика в сдвиговом потоке). В отличие от традиционных моделей учтена возможность тепловыделения в термике. Получены аналитические решения для кусочно-постоянного вертикального профиля горизонтальной скорости среды и постоянного вертикального сдвига скорости, описывающие различные режимы динамики термиков. Исследовано нелинейное взаимодействие горизонтальной и вертикальной составляющих движения термика, поскольку каждая из них влияет на интенсивность вовлечения окружающей среды, т. е. на скорость увеличения размеров термика и, следовательно, на его подвижность. Показано, что интенсификация вовлечения среды за счет взаимодействия термика с поперечным потоком может приводить к существенному уменьшению его подвижности.
DOI: 10.15372/PMTF20180203 |
|
Д.А. Гаджиев, А.М. Гайфуллин
Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, Жуковский, 140180, Россия
dghji@mail.ru
Ключевые слова: вихрь, отрыв пограничного слоя, диффузия вихря, "подскок" вихря, vortex, boundary layer separation, vortex diffusion, vortex «op up»
Страницы: 31-38
Аннотация >>
Получено численное решение задачи об эволюции двух противоположно закрученных вихрей в вязкой несжимаемой жидкости вблизи твердой поверхности. Определен механизм диссипации вихрей. Построена траектория движения вихрей.
DOI: 10.15372/PMTF20180204 |
|
О.А. Власова1, В.Г. Козлов1, Н.В. Козлов2
1Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, Пермь, 614990, Россия
vlasova_oa@pspu.ru
2Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, 61401, Россия
kozlov.n@icmm.ru
Ключевые слова: вращение, модуляция скорости, тяжелое тело, вязкая жидкость, подъемная сила, rotation, velocity modulation, heavy body, viscous fluid, lift force
Страницы: 39-49
Аннотация >>
Экспериментально исследовано поведение тяжелого цилиндрического тела во вращающейся вокруг горизонтальной оси цилиндрической кювете, заполненной вязкой жидкостью. Скорость вращения кюветы периодически изменяется (модулируется). При постоянной скорости вращения под действием центробежной силы тело находится вблизи стенки кюветы и совершает вращение вместе с кюветой и жидкостью как единое целое. Изучено поведение тела в зависимости от амплитуды и частоты модуляции скорости вращения. Установлено, что при достижении порогового значения амплитуды модуляции (при заданной частоте) тяжелое тело отрывается от границы кюветы и принимает равновесное положение на некотором расстоянии от границы. Показано, что действующая на тело осредненная сила отталкивания от границы кюветы связана с азимутальными колебаниями тела в равномерно вращающейся системе отсчета и проявляется на расстоянии, сравнимом с толщиной динамических пограничных слоев. Установлено, что в закритической области в результате нарушения симметрии азимутальных колебаний тело совершает азимутальный дрейф. В области высоких частот колебаний кюветы определена зависимость коэффициента подъемной силы от величины зазора между телом и стенкой.
DOI: 10.15372/PMTF20180205 |
|
А.П. Константинов
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
avtomorfizm@gmail.com
Ключевые слова: собственные колебания в неограниченных областях, акустический резонанс, тонкостенные препятствия в каналах и трубах, natural oscillations in unbounded regions, acoustic resonance, thin-walled obstacles in channels and tubes
Страницы: 50-62
Аннотация >>
В двумерной постановке исследованы собственные аэроакустические колебания газа вблизи двух тонких пластин, расположенных по схеме "тандем" в прямоугольном канале. Обнаружена бифуркация собственных частот, зависящая от расстояния между пластинами, найдены зависимости частоты собственных колебаний от длины пластин и расстояния до стенок канала. Найдены поля давления и скоростей газа в исследуемой области колебаний.
DOI: 10.15372/PMTF20180206 |
|
Р.Ф. Шаяхметова
Институт механики им. Р. Р. Мавлютова, Уфа, 450054, Россия
shayakhmetova.renata@gmail.com
Ключевые слова: газовая динамика, инвариантное решение, проективный оператор, уравнение Абеля, gas dynamics, invariant solution, projective operator, Abel equation
Страницы: 63-73
Аннотация >>
Рассматривается инвариантная подмодель уравнений газовой динамики, построенная на трехмерной подалгебре с проективным оператором для случая одноатомного газа. Подмодель сведена к уравнению Абеля, для которого построены интегральные кривые. Для сепаратрисы седла исследовано приближенное решение. Подобные решения описывают вихревой разлет газа вдоль плоских кривых, расположенных на поверхности вращения.
DOI: 10.15372/PMTF20180207 |
|
Г.В. Носов1, М.Г. Носова2, Ю.З. Васильева1, Е.О. Кулешова1
1Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, 634050, Россия
nosov@tpu.ru
2Томский университет систем управления и радиоэлектроники, 634050 Томск, Россия
nosovamgm@gmail.com
Ключевые слова: магнитогидродинамический генератор, индуктивный накопитель, трансформатор, сверхпроводящая обмотка, рельсотрон, magnetohydrodynamic generator, inductive storage, transformer, superconducting winding, railgun
Страницы: 74-81
Аннотация >>
Рассчитывается и анализируется электропитание электромагнитного ускорителя твердых тел (рельсотрона) от источника электромагнитной энергии с магнитогидродинамическим генератором и трансформатором со сверхпроводящими обмотками. Используются законы и уравнения для электрических цепей, которые решаются аналитически и численно. Показана возможность использования трансформатора со сверхпроводящими обмотками для накопления электромагнитной энергии от магнитогидродинамического генератора и электропитания рельсотрона при метании нескольких тел в режиме "очереди".
DOI: 10.15372/PMTF20180208 |
|
Л.А. Ткачева
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
tkacheva@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: поверхностные волны, изгибно-гравитационные волны, плавающая упругая пластина, дисперсионные соотношения, движущаяся нагрузка, преобразование Фурье, метод Винера-Хопфа, surface waves, flexural-gravity waves, floating elastic plate, dispersion relations, moving load, Fourier transform, Wiener-Hopf technique
Страницы: 82-98
Аннотация >>
Рассматривается поведение полубесконечного ледяного покрова на поверхности идеальной несжимаемой жидкости конечной глубины под действием нагрузки, движущейся с постоянной скоростью вдоль кромки покрова на некотором расстоянии от нее. Ледяной покров моделируется тонкой упругой пластиной постоянной толщины. В движущейся системе координат прогиб пластины полагается установившимся. С помощью метода Винера - Хопфа построено аналитическое решение задачи. Исследованы волновые силы, прогиб пластины и возвышение свободной поверхности жидкости при различных скоростях движения нагрузки.
DOI: 10.15372/PMTF20180209 |
|
П.Е. Морозов
Институт механики и машиностроения Казанского научного центра РАН, Казань, 420111, Россия
morozov@imm.knc.ru
Ключевые слова: полуаналитическое решение, лучевая система, горизонтальные скважины, анизотропный пласт, профиль притока, продуктивность, semi-analytical solution, radial system, horizontal wells, anisotropic reservoir, inflow profile, productivity
Страницы: 99-107
Аннотация >>
Предложен полуаналитический метод определения продуктивности лучевой системы горизонтальных скважин в анизотропном пласте. Результаты расчетов продуктивности и распределения притока жидкости по длине стволов лучевой системы горизонтальных скважин с использованием предложенного метода сравниваются с данными экспериментальных исследований на основе электролитического моделирования и расчетов по инженерным формулам. Исследовано влияние числа стволов, их расположения в пласте, а также гидравлических потерь давления на распределение притока жидкости по длине стволов горизонтальных скважин.
DOI: 10.15372/PMTF20180210 |
|
В.И. Зинченко, В.Д. Гольдин, В.Г. Зверев
Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики, Томск, 634050, Россия
vladislav.zinchenko@bk.ru
Ключевые слова: гиперзвуковая скорость, аэродинамический нагрев, тепловая защита, сопряженный тепломассообмен, теплозащитные материалы, hypersonic velocity, aerodynamic heating, thermal protection, coupled heat and mass transfer, thermal protection materials
Страницы: 108-120
Аннотация >>
Рассмотрена задача о нестационарном сопряженном тепломассообмене при движении затупленного по сфере конусообразного тела, выполненного с использованием различных теплозащитных материалов. Путем численного интегрирования исследованы характеристики тепломассообмена при постоянных параметрах торможения (число Маха равно 6, высота 15 км, время полета 600 с), налагающих жесткие ограничения на выбор материалов для тепловой защиты. Показано, что использование перспективных керамических материалов обеспечивает допустимый температурный режим и сохранение исходной геометрии тела, в том числе при движении под углом атаки.
DOI: 10.15372/PMTF20180211 |
|
П. Акбарзаде, А. Х. Фарди
Школа машиностроения и мехатроники, г. Шахруд, Шахруд, Иран
akbarzad@ut.ac.ir
Ключевые слова: естественная конвекция, наножидкости, наклонные трехмерные замкнутые сосуды, поперечные сечения трапециевидной формы, численное решение, natural convection, nanofluids, inclined 3D trapezoidal enclosure, numerical solution
Страницы: 121-133
Аннотация >>
Исследуется теплоперенос при естественной конвекции внутри двумерных и трехмерных камер с поперечным сечением трапециевидной формы, заполненных наножидкостью. Уравнения задачи решаются численно с использованием метода конечных объемов и SIMPLER-алгоритма. Изучается влияние на интенсивность теплопереноса объемной доли наночастиц в жидкости, числа Рэлея, угла наклона стенок камеры, в случае трехмерных камер - угла наклона оси камеры. Вычислено среднее число Нуссельта, построены изотермы потока. Установлено, что как в двумерных, так и в трехмерных камерах с увеличением числа Рэлея поток тепла (число Нуссельта) увеличивается. В двумерных камерах с поперечным сечением трапециевидной формы при увеличении объемной доли наночастиц от 0 до 2 % число Нуссельта уменьшается, при объемной доле наночастиц, превышающей 2 %, - увеличивается. В трехмерных камерах с увеличением угла наклона их осей число Нуссельта увеличивается.
DOI: 10.15372/PMTF20180212 |
|
В.И. Смирнов1, Ю.В. Петров2
1Петербургский государственный университет путей сообщения, Санкт-Петербург, 198103, Россия
vsmirnov1@gmail.com
2Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург, 199178, Россия
yp@YP1004.spb.edu
Ключевые слова: откол, инкубационное время, структурно-временной критерий, пороговый силовой импульс, импульсная емкость разрушения, spall, incubation time, structure-time criterion, threshold power pulse, pulse fracture capacity
Страницы: 134-141
Аннотация >>
Анализируется влияние временной формы импульса нагрузки на откольную прочность материалов. В рамках классической одномерной схемы рассмотрены импульсы треугольной формы с участками нарастания и затухания сигнала и без участка его нарастания. Приведены результаты расчета пороговых характеристик разрушения для рельсовой стали. Показана возможность оптимизации разрушения путем подбора длительности нагружения с использованием введенной характеристики динамической прочности — импульсной емкости разрушения. При проведении исследования используется структурно-временной критерий разрушения.
DOI: 10.15372/PMTF20180213 |
|
А.С.о. Гулгазли
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, Баку, AZ1010, Азербайджан
alesker.gulgezli@mail.ru
Ключевые слова: пространство напряжений, деформационная анизотрoпия, повторное нагружение, потенциальная энергия, девиатор напряжений, инварианты тензора, stress space, strain anisotropy, repeated loading, potential energy, stress deviator, tensor invariants
Страницы: 142-148
Аннотация >>
Получено условие прочности, учитывающее деформационную анизотропию и влияние всестороннего давления на механические свойства материалов.
DOI: 10.15372/PMTF20180214 |
|
Е.А. Герасименко1, Л.В. Ковтанюк1, А.А. Буренин2,3
1Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, 690041, Россия
gerasimenko@iacp.dvo.ru
2Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН, 681005 Комсомольск-на-Амуре, Россия
mail@imim.ru
3Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, 681013 Комсомольск-на-Амуре, Россия
Ключевые слова: большие деформации, упругость, вязкость, пластичность, ударная волна, волна разгрузки, large deformations, elasticity, viscosity, plasticity, shock wave, unloading wave
Страницы: 149-159
Аннотация >>
Рассмотрена одномерная динамическая задача теории больших упругопластических деформаций о взаимодействии волны разгрузки с упругопластической границей. Показано, что до момента возникновения волны разгрузки упруговязкопластический материал, заполняющий круглую трубу, под действием растущего перепада давления квазистатически деформируется, удерживаясь в трубе за счет трения о ее стенку, при этом образуются пристенное вязкопластическое течение и упругое ядро. Волна разгрузки инициируется в момент начала проскальзывания материала на внутренней стенке трубы. Проведены расчеты с использованием лучевого метода построения приближенных решений за поверхностями сильных разрывов, получены лучевые разложения решений за возникающими цилиндрическими поверхностями разрывов.
DOI: 10.15372/PMTF20180215 |
|
С. Сидхартх, Т. Сентхилкумар
Инженерный колледж, Тиручираппалли, 620024, Индия
sksmsiddharth1@yahoo.in
Ключевые слова: точечная сварка трением с перемешиванием, алюминий, медь, усталость, оптимизация, fiction stir spot welding, aluminium, copper, fatigue, optimization
Страницы: 160-166
Аннотация >>
Исследуется долговечность соединения алюминия марки Al5052 и меди марки C10100, полученного точечной сваркой трением с перемешиванием при различных значениях технологических параметров процесса: скорости вращения инструмента, времени задержки инструмента и глубины его погружения. Предложена модель центрального композиционного планирования, предназначенная для определения эмпирических соотношений между параметрами процесса и усталостной долговечностью соединения (числом циклов нагружения соединения, необходимых для его разрушения). Для верификации предложенной модели проведен дисперсионный анализ. Для определения технологических параметров, обеспечивающих максимальное значение усталостной прочности, использован метод поверхности отклика. Проведено сравнение результатов, полученных с использованием предложенной модели, и экспериментальных данных. Показано, что при определении усталостной прочности погрешность не превышает 4 %.
DOI: 10.15372/PMTF20180216 |
|
А.Ф. Ревуженко, О.А. Микенина
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, 630091, Россия
revuzhenko@yandex.ru
Ключевые слова: горная порода, упругость, пластичность, самоуравновешенные напряжения, структурный параметр, rocks, elasticity, plasticity, self-balanced stresses, structural parameter
Страницы: 167-176
Аннотация >>
Сформулирована замкнутая математическая модель, учитывающая упругопластические деформации и способность среды накапливать энергию внутренних самоуравновешенных напряжений. Выполнение постулата о диффеоморфизме (предположения о гладкости поля перемещений) не требуется, вследствие чего деформации зависят от напряжений и вторых производных напряжений по координатам. В построенной модели имеется линейный структурный параметр, получены соотношения, в которых учитываются локальные изгибы элементарных объемов среды.
DOI: 10.15372/PMTF20180217 |
|
И.О. Гладков1, А.М. Линьков1,2
1Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург, 199178, Россия
igorgladkov777@gmail.com
2Жешувский политехнический университет, Жешув, 35959, Польша
voknilal@hotmail.com
Ключевые слова: гидроразрыв, плоская задача, контраст напряжений, hydraulic fracture, plane problem, stress contrast
Страницы: 177-188
Аннотация >>
Поставлена и решена плоская задача о гидравлическом разрыве для модели Христиановича - Гиртсма - де Клерка, обобщенной на случай, когда напряжение, вызывающее смыкание берегов трещины, непостоянно в направлении ее распространения. Разработан метод решения задач с произвольным контрастом напряжений. Установлено, что переход трещины через контактную границу с положительным (отрицательным) контрастом происходит с торможением (ускорением), интенсивность которого определяется безразмерным параметром, предложенным на основе анализа результатов численных расчетов.
DOI: 10.15372/PMTF20180218 |
|
В.К. Белов, Л.П. Железнов, Т.С. Огнянова
Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина, Новосибирск, 630000, Россия
sibnia@sibnia.ru
Ключевые слова: некруговые цилиндрические композитные оболочки, дискретное подкрепление, нелинейное деформирование, устойчивость, метод конечных элементов, noncircular cylindrical composite shells, discrete reinforcement, nonlinear deformation, stability, finite element method
Страницы: 189-197
Аннотация >>
На основе разработанной ранее методики получены решения задач прочности и устойчивости дискретно подкрепленных некруговых цилиндрических оболочек, выполненных из композиционного материала, с учетом моментности и нелинейности их докритического напряженно-деформированного состояния. Исследована устойчивость подкрепленного отсека фюзеляжа самолета, выполненного из композиционного материала, при комбинированном нагружении изгибающим и крутящим моментами. Изучено влияние нелинейности деформирования, жесткости продольных ребер, толщины оболочки на критические нагрузки, при которых происходит потеря устойчивости оболочки.
DOI: 10.15372/PMTF20180219 |
|
А.М. Ильясов, Г.Т. Булгакова
Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, 450008, Россия
amilyasov67@gmail.com
Ключевые слова: магистральная трещина, "сшитый" гель, вязкопластичная жидкость, устойчивость гелевого барьера, main crack, cross-linked gel, viscoplastic liquid, gel barrier stability
Страницы: 198-208
Аннотация >>
Представлена квазиодномерная нестационарная модель водоизоляции магистральной трещины вязкопластичной жидкостью Хершеля - Балкли. Математическая модель, построенная в одномерном изотермическом приближении с осредненными по сечению трещины гидродинамическими параметрами — давлением и скоростью, позволяет определять оптимальные технологические параметры процесса водоизоляции и размеры гелевых экранов для обеспечения их устойчивости при интенсивном воздействии фильтрационного потока после водоизоляции трещины. Найдены диапазоны расходов, при которых для выбранного геля реализуется процесс водоизоляции трещины с фиксированной шириной. Выполнена оценка устойчивости установленных гелевых экранов (барьеров).
DOI: 10.15372/PMTF20180220 |
|
А.И. Жорник, В.А. Киричек
Таганрогский институт им. А. П. Чехова, Таганрог, 347926, Россия
Zhornik@land.ru
Ключевые слова: динамическое разрушение, напряжения, перемещения, смешанные граничные условия, факторизация, коэффициент интенсивности напряжений, dynamic fracture, stress, displacement, mixed boundary conditions, factorization, stress intensity factor stresses
Страницы: 209-217
Аннотация >>
Рассматривается динамическая задача о полубесконечной трещине в упругом пространстве, которая внезапно начинает расти с постоянной скоростью. На берегах трещины на некотором расстоянии от ее вершины в начальный момент времени прикладываются нормальные растягивающие трещину сосредоточенные силы, которые затем перемещаются вдоль берегов трещины со скоростью, отличной от скорости движения ее вершины. Проведен расчет коэффициента интенсивности напряжений. Рассмотрены различные частные случаи задачи.
DOI: 10.15372/PMTF20180221 |
|
В.М. Мирсалимов1,2
1Азербайджанский технический университет, Баку, AZ1073, Азербайджан
mir-vagif@mail.ru
2Институт математики и механики НАН Азербайджана, Баку, AZ1141, Азербайджан
Ключевые слова: круговой диск, смешанные граничные условия, трещины, функция перемещений точек границы диска, минимизация параметров разрушения, circular disk, mixed boundary conditions, cracks, displacement function of disk boundary points, fracture parameter minimization
Страницы: 218-226
Аннотация >>
На основе минимаксного критерия проведен теоретический анализ нормального перемещения точек на границе кругового диска, ослабленного произвольно размещенными прямолинейными трещинами. Предложены критерий и метод решения задачи о разрушении кругового диска, на границе которого заданы смешанные условия. Построена замкнутая система алгебраических уравнений, позволяющая минимизировать коэффициенты интенсивности напряжений. Найдено нормальное перемещение точек на границе кругового диска, при котором увеличивается несущая способность диска.
DOI: 10.15372/PMTF20180222 |
|
