|
|
|
Главная – Журналы – Прикладная механика и техническая физика 2021 номер 4
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] => 52.15.217.86
[SESS_TIME] => 1732178986
[BX_SESSION_SIGN] => 9b3eeb12a31176bf2731c6c072271eb6
[fixed_session_id] => ac91a02c41c26ecd9c6f74b3fca9a124
[UNIQUE_KEY] => b89637aad01a86bc92d8306d42d0b24a
[BX_LOGIN_NEED_CAPTCHA_LOGIN] => Array
(
[LOGIN] =>
[POLICY_ATTEMPTS] => 0
)
)
2021 год, номер 4
|
Т.А. Боднарь
Бийский технологический институт, Бийск, Россия
bodnartroyan@gmail.com
Ключевые слова: установившиеся волны на поверхности жидкости, интегральное уравнение, ряд Лорана, ядро уравнения Некрасова, конформное отображение
Страницы: 3-8
Аннотация >>
Получено интегральное уравнение Некрасова, описывающее стационарное течение идеальной несжимаемой жидкости со свободной поверхностью над неровным дном с волнообразным профилем. Разработан численный метод решения этого уравнения при координатах профиля дна, заданных в плоскости комплексной переменной z=x+iy .
DOI: 10.15372/PMTF20210401 |
|
А.А. Черевко, Т.С. Гологуш, В.В. Остапенко
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
cherevko@mail.ru
Ключевые слова: двухфазная фильтрация, схема CABARET, оптимальное управление, метод роя частиц, артериовенозная мальформация, эмболизация
Страницы: 9-21
Аннотация >>
С использованием одномерной модели двухфазной фильтрации, основанной на реальных клинических данных, моделируется совместное течение крови и эмболизирующей композиции внутри артериовенозной мальформации. Численные расчеты выполнены с помощью монотонной модификации схемы CABARET. С использованием модифицированного метода роя частиц - численного метода глобальной оптимизации - найдены оптимальные режимы эмболизации для реальных пациентов.
DOI: 10.15372/PMTF20210402 |
|
С.А. Кинеловский
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
skineg41@gmail.com
Ключевые слова: полиморфизм, ударная волна, нитрид бора, фазовый переход
Страницы: 22-33
Аннотация >>
На примере нитрида бора продолжено исследование модели, связывающей полиморфное превращение кристаллического вещества при ударно-волновой нагрузке с изменением его упругой энергии. Полученные результаты показывают, что модель достоверно описывает мартенситный фазовый переход в нитриде бора при воздействии ударной волны. Установлено, что на ударной адиабате нитрида бора независимо от его структуры при скорости ударной волны $D\approx 6{,}2$ км/с имеется излом, природа которого пока не ясна.
DOI: 10.15372/PMTF20210403 |
|
В.Ю. Ляпидевский, А.А. Чесноков, В.Е. Ермишина
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
liapid@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: уравнения многослойной мелкой воды, уединенные внутренние волны, приближение Буссинеска
Страницы: 34-45
Аннотация >>
Предложена неоднородная система одномерных законов сохранения, описывающая в приближении Буссинеска распространение придонных (приповерхностных) внутренних волн большой амплитуды в многослойной стратифицированной мелкой воде. Модель применима для слоистых течений устойчиво стратифицированной жидкости и является гиперболической при умеренном сдвиге скорости в слоях. Исследованы стационарные решения уравнений движения и сформулированы условия формирования уединенных волн первой моды. Модель верифицирована путем сравнения результатов, полученных с ее использованием, с результатами натурных наблюдений и расчетов по двумерным уравнениям движения. Выполнено численное моделирование распространения нестационарных нелинейных волновых пакетов в многослойной жидкости.
DOI: 10.15372/PMTF20210404 |
|
В.Ш. Шагапов1, Э.В. Галиакбарова2, З.Р. Хакимова2
1Институт механики им. Р. Р. Мавлютова Уфимского федерального исследовательского центра РАН, Уфа, Россия
shagapov@rambler.ru
2Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа, Россия
галиакбарова emi.galiakbar@yandex.ru
Ключевые слова: скважина, зонд, трещина, гидроразрыв пласта, гармонические волны давления, импульсный сигнал
Страницы: 46-56
Аннотация >>
Исследована динамика импульсного сигнала, распространяющегося в кольцевом зазоре между диагностирующим зондом и открытой скважиной, окруженной низкопроницаемым пластом, подвергаемым гидроразрыву. Трещины расположены вдоль скважины, скважина и трещиновато-пористая среда заполнены одной и той же акустически сжимаемой жидкостью. Задача решается численно методом быстрого преобразования Фурье. Получены дисперсионные уравнения, описывающие распространение затухающих бегущих волн в зазоре с учетом фильтрации жидкости через продольные трещины. Проведен анализ влияния фильтрационных характеристик пласта, трещин гидроразрыва пласта и ширины зазора между корпусом зонда и стенкой скважины на фазовую скорость и коэффициент затухания, а также на эволюцию импульсных сигналов.
DOI: 10.15372/PMTF20210405 |
|
Н.Г. Мусакаев1, С.Л. Бородин1, М.К. Хасанов2
1Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Тюмень, Россия
musakaev68@yandex.ru
2Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета, Стерлитамак, Россия
hasanovmk@mail.ru
Ключевые слова: пористая среда, фильтрация, газогидрат, фазовый переход, математическая модель
Страницы: 57-67
Аннотация >>
Предложена математическая модель и исследованы особенности процесса образования газового гидрата при нагнетании природного газа с заданным составом в пористый коллектор, содержащий в исходном состоянии тот же газ и воду. Построены численные решения осесимметричной задачи, описывающие распределения основных параметров в пласте как с фронтальной поверхностью, так и с объемной областью фазовых переходов. Изучено влияние параметров закачиваемого газа и пористой среды на режим и скорость образования газогидрата.
DOI: 10.15372/PMTF20210406 |
|
О.А. Симонов1, Л.Н. Филимонова2,3
1Тюменский научный центр СО РАН, Тюмень, Россия
s_o_a@ikz.ru
2Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Тюмень, Россия
filimonovaln@mail.ru
3Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия
Ключевые слова: пористая среда, свободная конвекция, максимум плотности воды
Страницы: 68-79
Аннотация >>
Численно исследован процесс охлаждения водонасыщенной пористой среды в цилиндрическом теплоизолированном сосуде с вертикальным охлаждающим элементом. Проведена оценка влияния конвективного теплопереноса на процесс охлаждения насыщенной водой пористой среды с учетом инверсии плотности при различных значениях проницаемости пористой среды. Показано, что при конвективном движении воды в пористых средах в окрестности нулевой температуры необходимо учитывать влияние максимума плотности воды. Наличие максимума плотности воды в высокопроницаемых грунтах приводит к перестройке течения, уменьшению скорости конвективного переноса, что обусловливает более медленное охлаждение системы.
DOI: 10.15372/PMTF20210407 |
|
М.В. Исупов, А.Ю. Литвинцев
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
isupovmikhail@yandex.ru
Ключевые слова: индуктивно связанная плазма, индукционный разряд, электрическая дуга, плазмотрон
Страницы: 80-87
Аннотация >>
Исследуется генерация индукционного разряда атмосферного давления с ферромагнитным усилением магнитной связи между индуктором и разрядом. Показано, что увеличение интенсивности магнитного потока, связывающего индуктор и плазму, позволяет эффективно генерировать безэлектродный разряд в низкочастотном ($10\div 100$ кГц) диапазоне и существенно упрощает применение индуктивно связанной плазмы. Представлены новые экспериментальные данные о зависимости напряженности электрического поля и теплового КПД низкочастотного индукционного разряда атмосферного давления от силы тока разряда и расхода плазмообразующего газа (аргона, воздуха). Показана взаимосвязь критерия генерации низкочастотного индукционного разряда и его теплового КПД, проанализированы методы уменьшения тепловых потерь низкочастотного индукционного разряда атмосферного давления.
DOI: 10.15372/PMTF20210408 |
|
С.В. Хабиров
Институт механики им. Р. Р. Мавлютова Уфимского федерального исследовательского центра РАН, Уфа, Россия
habirov@anrb.ru
Ключевые слова: вихревые течения газа, групповой анализ, оптимальная система подалгебр, инвариантные решения, простые волны
Страницы: 88-104
Аннотация >>
Подмодель идеального газа, инвариантная относительно переносов по времени и по одному пространственному направлению, в случае вихревых движений имеет четыре интеграла. Для функции тока и удельного объема получена система нелинейных дифференциальных уравнений третьего порядка с одним произвольным элементом, включающим уравнение состояния и произвольные функции интегралов. Найдены преобразования эквивалентности по произвольному элементу. Решена задача групповой классификации. Получена оптимальная система неподобных подалгебр для алгебр групповой классификации. Рассмотрены примеры инвариантных решений, описывающих вихревые движения газа с переменной энтропией, в том числе точечный источник или сток. С использованием двумерных подалгебр получены аналоги простых волн.
DOI: 10.15372/PMTF20210409 |
|
Ж.-Б. Карра1,2, Н.Д. Шмакова1, А.В. Черданцев1,3, Н.В. Гаврилов1, Е.В. Ерманюк1
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
jb.carrat@gmail.com
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, Россия
3Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
cherdantsev@itp.nsc.ru
Ключевые слова: вход в воду, наклонный удар, захват воздуха, капиллярные волны, синтетический шлирен-метод
Страницы: 105-113
Аннотация >>
Проведено исследование наклонного удара сферического сегмента с радиусом кривизны 106,5 мм по слою воды толщиной 20 мм до момента контакта тела с жидкостью. Диапазон углов удара относительно горизонтальной плоскости составил $90\div15^\circ$, вертикальная компонента скорости при всех значениях угла равна 10 или 20 мм/с. Измерения проводились с использованием синтетического шлирен-метода. Смещения маркеров измерялись с помощью PTV-алгоритма. Получены пространственно-временные распределения толщины слоя жидкости вдоль двух горизонтальных осей. Показано, что изменение угла удара не приводит к изменению динамики углубления и расширения кратера на начальном этапе; кратер остается осесимметричным. Установлено, что при максимальном отклонении угла от вертикали задний склон кратера становится более крутым, предположительно, вследствие локального понижения давления. Характеристики генерируемых ударом капиллярных волн также не зависят от угла удара.
DOI: 10.15372/PMTF20210410 |
|
О.И. Гусев1,2, Г.С. Хакимзянов1,2, Л.Б. Чубаров1,2, Д. Дутых3,4
1Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, Новосибирск, Россия
gusev_oleg_igor@mail.ru
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, Россия
khak@ict.nsc.ru
3Университет Гренобль-Альпы, Гренобль, Франция
denys.dutykh@gmail.com
4Университет Савойи Монблан, Шамбери, Франция
Ключевые слова: поверхностные волны, линия уреза, заплеск на берег, нелинейно-дисперсионные уравнения мелкой воды, краевые условия на линии уреза, численное моделирование
Страницы: 114-123
Аннотация >>
Приведены результаты исследования влияния дисперсии на высоту наката и характеристики отраженных от берегового склона поверхностных волн. Расчеты выполнены в рамках нелинейных дисперсионной и бездисперсионной моделей мелкой воды с использованием предложенных граничных условий на подвижной линии уреза. На примере задачи с параметрами, близкими к характеристикам одной из камчатских бухт, показано, что при накате уединенных волн на плоские береговые склоны максимальные значения заплесков и амплитуд отраженных волн при использовании бездисперсионной модели завышаются на 10-20 %.
DOI: 10.15372/PMTF20210411 |
|
А.Г. Князева, Е.С. Парфенова
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия
anna-knyazeva@mail.ru
Ключевые слова: связанная модель, поток частиц, взаимодействие волн, нелинейные эффекты, упругие напряжения, диффузия, теплопроводность, релаксация потока тепла, релаксация потока массы, химическая реакция
Страницы: 124-133
Аннотация >>
Представлена модель поверхностной обработки материала потоком частиц на начальной стадии, в которой учитывается взаимовлияние упругой, тепловой, диффузионной волн, а также формирование новой фазы в поверхностном слое подложки. Приведены примеры решения задачи при различных значениях параметров модели, показана динамика развития процесса при действии двух последовательных импульсов. Приведены некоторые варианты модели.
DOI: 10.15372/PMTF20210412 |
|
Г.В. Алексеев1, В.А. Левин2, Д.А. Терешко1
1Институт прикладной математики ДВО РАН, Владивосток, Россия
alekseev@iam.dvo.ru
2Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
levin@iacp.dvo.ru
Ключевые слова: концентраторы потока тепла, задачи проектирования, численная оптимизация
Страницы: 134-141
Аннотация >>
Рассматриваются обратные задачи проектирования специальных оболочек, служащих для концентрирования потоков тепла. С помощью оптимизационного метода и геометрической дискретизации указанные задачи сводятся к конечномерным экстремальным задачам, роль управляющих параметров в которых играют коэффициенты теплопроводности секторов оболочки. Выбранное множество управляющих параметров позволяет получить тепловые концентраторы, которые просты в реализации и обладают наибольшей эффективностью в рассматриваемом классе устройств.
DOI: 10.15372/PMTF20210413 |
|
О.В. Капцов, Д.О. Капцов
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
kaptsov@icm.krasn.ru
Ключевые слова: уравнение Кадомцева - Петвиашвили, двойные волны, солитоны
Страницы: 142-147
Аннотация >>
Вычислена группа точечных преобразований, допускаемая трехмерным уравнением Кадомцева - Петвиашвили. Приводится пример инвариантного решения. Найдены точные решения исследуемого уравнения в виде двойных волн. Полученные решения выражаются через элементарные функции и описывают взаимодействие пары солитонов. Также построены гладкие ограниченные рациональные решения.
DOI: 10.15372/PMTF20210414 |
|
Г.С. Янькова1,2, А.А. Черевко1,2, А.К. Хе1,2, О.Б. Богомякова3, А.А. Тулупов4,5
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
galinayankova2703@gmail.com
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
cherevko@mail.ru
3Международный томографический центр СО РАН, Новосибирск, Россия
bogom_o@tomo.nsc.ru
4Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, Россия
taa@tomo.nsc.ru
5Международный томографический центр СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
Ключевые слова: пороупругость, метод конечных элементов, нормотензивная гидроцефалия, цереброспинальная жидкость, магнитно-резонансная томография
Страницы: 148-157
Аннотация >>
С использованием многофазной модели пороупругости для вещества мозга, построенной на основе медицинских данных, исследуются смещение стенки желудочков головного мозга и значение давления на ней. Изучается зависимость этих величин от параметров модели при нормотензивной гидроцефалии. Для геометрии головного мозга с различным уровнем детализации показано, насколько точно упрощенная геометрия головного мозга позволяет оценить критические значения давлений и смещений в случае более сложной геометрии.
DOI: 10.15372/PMTF20210415 |
|
Т.В. Маркелова1,2,3, М.С. Арендаренко1,2, Е.А. Исаенко1,2, О.П. Стояновская1,2
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
matamara@gmail.com
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, Россия
m.arendarenko@g.nsu.ru
3Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: двухфазная полидисперсная среда, гиперболические звуковые волны, дисперсионное соотношение, CFD-тест
Страницы: 158-168
Аннотация >>
Рассмотрена задача о распространении плоских звуковых волн малой амплитуды в среде из несущего изотермического газа и твердых частиц различного размера, сформулированная на основе многожидкостной макроскопической модели среды. В модели дисперсная фаза представляет собой $N$ фракций монодисперсных частиц, для описания динамики каждой фракции используются уравнения сплошной среды, в которой отсутствует собственное давление. Фракции обмениваются импульсами с несущим газом, но не между собой. На всю смесь действует общее давление, определяемое движением молекул газа, пылевые частицы считаются плавучими. Аналитическое решение задачи получено с использованием метода Фурье и дисперсионного анализа. В общем случае при произвольном значении времени релаксации решение находится численно с помощью разработанного и опубликованного кода. В частных случаях (бесконечно малого времени скоростной релаксации или релаксационного равновесия и бесконечно большого времени скоростной релаксации или вмороженного равновесия) определена эффективная скорость звука в газопылевой среде и с ее помощью получены простые аналитические представления решения задачи.
DOI: 10.15372/PMTF20210416 |
|
А.Л. Казаков1, Л.Ф. Спевак2
1Институт динамики систем и теории управления им. В. М. Матросова СО РАН, Иркутск, Россия
kazakov@icc.ru
2Институт машиноведения УрО РАН, Екатеринбург, Россия
lfs@imach.uran.ru
Ключевые слова: система реакция - диффузия, диффузионная волна, точное решение, радиальные базисные функции
Страницы: 169-180
Аннотация >>
Рассматривается задача построения точных решений системы двух связанных нелинейных параболических уравнений типа реакция - диффузия. Исследуются решения, имеющие вид диффузионных волн, распространяющихся по нулевому фону с конечной скоростью. Доказана теорема о возможности построения точных решений с помощью редукции к задаче Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Предложена пошаговая процедура численного решения системы реакция - диффузия с использованием разложения по радиальным базисным функциям, которая применяется также для решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений, определяющих точные решения системы реакция - диффузия. Проведен численный анализ и оценена точность решений системы обыкновенных дифференциальных уравнений, использованных для верификации пошаговых решений исходной системы.
DOI: 10.15372/PMTF20210417 |
|
Ю.Л. Трахинин
Институт математики им. С. Л. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия
trakhin@math.nsc.ru
Ключевые слова: магнитная гидродинамика, задача со свободной границей, поверхностное натяжение, локальная теорема существования и единственности
Страницы: 181-190
Аннотация >>
Представлены данные о локальной по времени разрешимости задач со свободными границами для системы уравнений магнитной гидродинамики идеальной сжимаемой жидкости. Рассматриваются задача со свободной границей плазма - вакуум и задача с граничными условиями на контактном разрыве. Приводится схема доказательства локального существования и единственности гладких решений этих задач без учета и с учетом поверхностного натяжения.
DOI: 10.15372/PMTF20210418 |
|
А. Амира1, В.В. Шелухин2,3
1Университет г. Клермонт-Ферранд, Клермонт-Ферранд, Франция
youcef.amirat@uca.fr
2Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
shelukhin@list.ru
3Алтайский государственный университет, Барнаул, Россия
Ключевые слова: уравнения Навье - Стокса, уравнения Кана - Хиллиарда, фильтрация смешиваемых жидкостей, двухмасштабная гомогенизация
Страницы: 191-200
Аннотация >>
С использованием метода двухмасштабной гомогенизации системы уравнений Навье - Стокса и Кана - Хиллиарда получены уравнения фильтрации двухкомпонентной смешиваемой жидкости в пористой среде. Исследован случай сильной смешиваемости.
DOI: 10.15372/PMTF20210419 |
|
Д.С. Денисенко
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
d.denisenko.hydro@gmail.com
Ключевые слова: стратифицированные течения, захваченные волны
Страницы: 201-210
Аннотация >>
Рассматривается стационарная задача о захваченных уединенных волнах в сверхкритических течениях стратифицированной жидкости над неровным дном. Для пологих препятствий малой амплитуды построено семейство приближенных двухпараметрических решений, которые в пределе при нулевом значении высоты препятствия соответствуют внутренним уединенным волнам. Численно показано, что количество приближенных решений существенно зависит от формы дна.
DOI: 10.15372/PMTF20210420 |
|
