|
|
|
Главная – Журналы – Прикладная механика и техническая физика 2022 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] => 18.188.119.67
[SESS_TIME] => 1732178434
[BX_SESSION_SIGN] => 9b3eeb12a31176bf2731c6c072271eb6
[fixed_session_id] => 9ef9dcd584e74ddb2ad8371acfc909fd
[UNIQUE_KEY] => 7ba230eda89d36753ab7d4be452901b2
[BX_LOGIN_NEED_CAPTCHA_LOGIN] => Array
(
[LOGIN] =>
[POLICY_ATTEMPTS] => 0
)
)
2022 год, номер 4
|
М.В. Устинов1, И.М. Попов2, И.В. Селивонин3, И.А. Моралев3
1Центральный аэрогидродинамический институт, Жуковский, 140181, Россия
ustinov@tsagi.ru
2Московский энергетический институт, Москва, 111250, Россия
mr@list1.ru
3Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, 125412, Россия
inock691@ya.ru
Ключевые слова: плазменный актуатор, пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход
Страницы: 3-17
Аннотация >>
Проведено экспериментально-теоретическое исследование возмущений, порождаемых в пограничном слое на пластине единичными микроразрядами в плазменном актуаторе, действие которого основано на диэлектрическом барьерном разряде. Показано, что возмущения в ближнем поле за актуатором можно интерпретировать как нестационарные полосчатые структуры, которые по мере увеличения расстояния от него трансформируются в веер нарастающих волн Толлмина - Шлихтинга. Также показано, что длина переходной зоны, в которой преобладают возмущения первого типа, аномально большая и достигает значения порядка 100 толщин вытеснения пограничного слоя. Это следует учитывать при анализе паразитных стохастических возмущений, создаваемых плазменными актуаторами, применяемыми для управления ламинарно-турбулентным переходом.
DOI: 10.15372/PMTF20220401 |
|
Е.И. Пальчиков1,2, Е.Е. Тарасова3, И.Е. Тарасова4
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
palchikov@hydro.nsc.ru
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
3Специализированный учебно-научный центр, Новосибирск, 630090, Россия
katerina.e.tarasova@gmail.com
4Московский физико-технический институт, Долгопрудный, 141701, Россия
tarasova.ie@phystech.edu
Ключевые слова: трансформатор Тесла, связанные осцилляторы, механические системы, резонанс, передача энергии
Страницы: 18-26
Аннотация >>
Проводится сравнение импульсного резонансного трансформатора с ударным возбуждением и системы связанных маятников различной массы, настроенных в резонанс. Для трансформатора Тесла и связанных маятников получены условия полной передачи энергии в течение половины цикла биений. Впервые теоретически определены и экспериментально проверены требования к параметрам системы и начальным условиям, необходимые для полной передачи энергии в случае двух маятников различной массы, имеющих одинаковую длину и связанных пружиной. Получена зависимость наименьшего времени полной передачи энергии от одного осциллятора к другому от параметров системы.
DOI: 10.15372/PMTF20220402 |
|
В.Г. Щукин, В.Н. Попов, О.А. Шмагунов
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
shchukin@itam.nsc.ru
Ключевые слова: численное моделирование, модифицирование металла, импульсный индукционный нагрев, теплоперенос, наноразмерные тугоплавкие частицы, гетерогенное зародышеобразование, кристаллизация, сплав на основе железа
Страницы: 27-38
Аннотация >>
Проведено численное моделирование процессов кристаллизации при модифицировании поверхностного слоя сплава на основе железа (Fe-C) после импульсного воздействия высокочастотным электромагнитным полем для нагрева и плавления подложки. С помощью математической модели, описывающей термодинамические явления, исследуются процессы разогрева, плавления и последующего затвердевания металла. Постулируется, что наноразмерные тугоплавкие частицы, равномерно распределенные по объему расплава, при его переохлаждении способствуют быстрой кристаллизации за счет гетерогенного зародышеобразования. Установлено, что условия зародышеобразования и кристаллизации существенно различаются в объеме расплава и максимальное количество центров кристаллизации возникает в зонах, где отвод тепла происходит с наибольшей скоростью. Получена оценка распределения дисперсности кристаллической структуры в объеме затвердевшего металла.
DOI: 10.15372/PMTF20220403 |
|
Ю.В. Пивоваров1, Н.Ю. Пивоваров2
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
pivov@hydro.nsc.ru
2Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России, 143903 Балашиха, Россия
nikola-pivovarov@mail.ru
Ключевые слова: несжимаемая жидкость, свободная граница, пондеромоторная сила, скин-слой, конвективные члены
Страницы: 39-45
Аннотация >>
Изучается поведение касательной к свободной границе компоненты скорости частиц расплава кремния при бестигельной зонной плавке в магнитном поле. Показано, что неучет конвективных членов в скин-слое, примыкающем к свободной границе, приводит к ошибочным результатам: касательная скорость не может выйти на постоянное значение при движении по нормали к свободной границе, что в свою очередь приводит, как показано ранее при полном решении задачи, к уменьшению на порядок характерной скорости частиц расплава вне скин-слоя.
DOI: 10.15372/PMTF20220404 |
|
М.Ф. Енгулатова, Д.В. Ливерко, А.В. Лысенков, С.В. Матяш, А.А. Савельев
Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, Жуковский, 140180, Россия
marinaen@progtech.ru
Ключевые слова: воздухозаборник, аэродинамические характеристики, боковой ветер, вычислительная аэродинамика, оптимизация, уравнения Рейнольдса
Страницы: 46-55
Аннотация >>
Для учета сертификационных режимов в задачах оптимизации мотогондолы двухконтурного турбореактивного двигателя создана методика численного определения характеристик воздухозаборника в режиме работы двигателя при наличии бокового ветра. Исследованы особенности течения и аэродинамические характеристики воздухозаборника в этих режимах. Для валидации расчетной методики, основанной на решении системы уравнений Навье-Стокса, осредненных по Рейнольдсу, проведены эксперименты в аэродинамической трубе. Для моделирования ламинарно-турбулентного перехода в расчете использована γ-модель турбулентности Ментера, учитывающая сжимаемость газа.
DOI: 10.15372/PMTF20220405 |
|
А.А. Губайдуллин, О.Ю. Болдырева, Д.Н. Дудко
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Тюмень, 625026, Россия
a.a.gubaidullin@yandex.ru
Ключевые слова: пористая среда, газовый гидрат, гидратонасыщенность, модули упругости, волны, скорость звука
Страницы: 56-63
Аннотация >>
Одним из основных методов поиска месторождений газовых гидратов является акустический каротаж. Поскольку для корректной обработки и интерпретации данных сейсморазведки необходимо знать акустические свойства пород, содержащих гидрат, исследуется распространение волн в такой среде. Скелет среды считается состоящим из зерен, сцементированных газовым гидратом, и моделируется однородной твердой фазой с эффективными параметрами. Модули упругости составного скелета пористой среды вычисляются по заданным модулям упругости материала зерен и гидрата с помощью стандартной методики. В рамках двухскоростной модели пористой среды рассчитаны скорости и коэффициенты затухания линейных волн. Проведено сравнение полученных расчетных данных с имеющимися в литературе экспериментальными данными о скоростях звука в гидратосодержащих пористых образцах. Изучено влияние характеристик основной породы, насыщающего флюида и степени заполнения порового пространства газовым гидратом на особенности распространения линейных волн.
DOI: 10.15372/PMTF20220406 |
|
Ю.О. Куянова1, А.В. Дубовой2, А.В. Бервицкий2, Д.В. Паршин1
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
july9696@mail.ru
2Федеральный нейрохирургический центр, Новосибирск, 630048, Россия
a_dubovoy@neuronsk.ru
Ключевые слова: метод роя частиц, сосудистый анастомоз, оптимизация гемодинамических параметров
Страницы: 64-72
Аннотация >>
Шунтирование широко используется при лечении сердечно-сосудистых патологий. Рассматривается проблема оптимального расположения церебрального сосудистого анастомоза. Построена электрическая схема рециркуляции крупных сосудов головного мозга, оптимальные параметры которой определяются численно с помощью методов роевого интеллекта. В качестве целевой функции оптимизации выбрана величина давления после проведения шунтирования по сравнению с давлением до операции. Данный метод впервые использовался при решении проблемы формирования церебральных сосудистых анастомозов. Показано, что полученные результаты хорошо согласуются с данными реальных операций.
DOI: 10.15372/PMTF20220407 |
|
М.В. Норкин
Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, 344090, Россия
norkinmi@mail.ru
Ключевые слова: идеальная несжимаемая жидкость, круговой цилиндр, мгновенная остановка, отрыв жидкости, динамика точек отрыва, схлопывание каверны, число кавитации
Страницы: 73-81
Аннотация >>
Исследуется динамика тонкой присоединенной каверны, образовавшейся в результате мгновенной остановки (удара) кругового цилиндра в возмущенной жидкости. Течение жидкости в момент, непосредственно следующий за ударом, и первоначальная зона отрыва определяются с использованием классической модели удара с отрывом. Для изучения процесса схлопывания каверны применяется прямой асимптотический метод, в котором разложения основных гидродинамических характеристик ведутся по малому параметру, равному безразмерному ускорению цилиндра до удара. В главном асимптотическом приближении формулируется задача с односторонними ограничениями, из решения которой определяется движение точек отрыва и описывается процесс схлопывания тонкой каверны. С учетом специальных уравнений пограничного слоя проводится анализ внутренней свободной границы жидкости.
DOI: 10.15372/PMTF20220408 |
|
Х. П. Сяо, Л. Чэнь, Л. Ян
Колледж физических наук и технологий, Гуйлинь, 541004, Китай
xhup@126.com
Ключевые слова: волокна, смачивание, равновесные формы, бочкообразная форма капли, капли в форме моста и столба, гистерезис
Страницы: 82-94
Аннотация >>
Теоретически изучено поведение капель жидкости, находящихся между волокнами. С использованием предложенной модели показано, что капля жидкости, находящаяся между волокнами, может иметь три равновесные формы: бочкообразную, форму моста и форму столба. Установлено, что для капель малого объема переход от формы столба к форме моста и наоборот является обратимым. Для капель большого объема возможны переходы двух типов: переход от формы столба к форме моста в случае волокон, расположенных на достаточно большом расстоянии друг от друга, и переход от формы моста к бочкообразной форме, а затем к форме столба в случае близкорасположенных волокон. Для капель большого объема исследовано явление гистерезиса при различных расстояниях между волокнами. Показано, что полученные результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными.
DOI: 10.15372/PMTF20220409 |
|
Н. С. Зайдан, Ф. Н. Аль-Мусави
Кербелинский университет, Кербела, Ирак
engnab74@yahoo.com
Ключевые слова: ребристые каналы, шероховатость ребер, термогидравлические характеристики, распределение ребер, конфигурация ребер
Страницы: 95-104
Аннотация >>
Проведено численное моделирование термогидравлических характеристик потока в гофрированных каналах с ребрами различной геометрии при их различном расположении. Моделирование выполнено в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Исследовано влияние параметров шероховатости (ширины ребра, расстояния между ребрами, высоты ребра) и геометрии ребер на термогидравлические характеристики канала.
DOI: 10.15372/PMTF20220410 |
|
В.Ш. Шагапов1, З.М. Нагаева1,2, Е.П. Аносова2
1Институт механики им. Р. Р. Мавлютова Уфимского федерального исследовательского центра РАН, Уфа, 450054, Россия
shagapov@rambler.ru
2Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа, 450062, Россия
nagaeva_zilya@mail.ru
Ключевые слова: гидроразрыв пласта, трещина, нефтяная скважина, интегро-дифференциальное уравнение, аналитическое решение, распределение давления, расход жидкости
Страницы: 105-115
Аннотация >>
Рассмотрена задача об отборе (или закачке) жидкости из пласта в скважину при наличии трещины гидроразрыва пласта, перпендикулярной стволу скважины, в режиме постоянного перепада давления между устьем и пластом. Получены аналитические решения, описывающие эволюцию давления в трещине и расхода флюида в скважину. С использованием метода последовательной смены стационарных состояний построены приближенные решения. Проведено сравнение точных и приближенных решений задач для определения полей давления в трещине и объемного расхода жидкости из скважины в трещину и показано, что они практически совпадают (относительное различие не превышает 1-2 \%). При этом время расчета по приближенным решениям существенно уменьшается. Это способствует созданию эффективных алгоритмов расчета для переходных режимов функционирования скважины в пластах с осложненными коллекторскими характеристиками. Проанализировано влияние коллекторских характеристик пласта и трещины на эволюцию давления в трещине и расхода жидкости в скважину.
DOI: 10.15372/PMTF20220411 |
|
И.Л. Хабибуллин, А.А. Хисамов
Башкирский государственный университет, 450076 Уфа, Россия
habibi.bsu@mail.ru
Ключевые слова: пласт, трещина гидроразрыва, нестационарная фильтрация, аналитическое решение, метод преобразований Лапласа, распределение давления, дебит скважины
Страницы: 116-125
Аннотация >>
Представлены результаты моделирования процесса нестационарной фильтрации жидкости в пласте, вскрытом скважиной, которая по всей толщине пласта пересекается вертикальной трещиной гидроразрыва конечной длины. С использованием метода интегральных преобразований Лапласа построено аналитическое решение системы уравнений, описывающей фильтрацию жидкости в пласте и трещине. На основе анализа полученных решений установлены основные характерные особенности исследуемого процесса фильтрации в системе пласт - трещина.
DOI: 10.15372/PMTF20220412 |
|
В.В. Миронов, Л.И. Волкова, Н.Н. Волков, С.С. Хамдамов, А.В. Аникин
Государственный научный центр РФ "Исследовательский центр им. М. В. Келдыша", Москва, 125438, Россия
mironov@kerc.msk.ru
Ключевые слова: холодильник-излучатель, теплообмен, теплоноситель, антиметеороидная защита
Страницы: 126-134
Аннотация >>
Представлен вариант холодильника-излучателя из алюминиевого сплава с антиметеороидной защитой трубки с теплоносителем в виде бампера, являющегося излучающей поверхностью. Разработана приближенная методика расчета стационарного теплового состояния и потерь давления в устройстве. Изготовлен макетный образец, проведены его испытания. Показано, что расчетные и экспериментальные данные хорошо согласуются. Выполнен расчетный анализ эффективного (параметр эффективности равен 3,27 кг/м2) защищенного (вероятность неповреждения в течение двух лет равна 0,97) устройства из алюминиевого сплава мощностью 570 кВт при охлаждении теплоносителя с 250 до 110 oC.
DOI: 10.15372/PMTF20220413 |
|
В.М. Грешнов, Ф.Ф. Сафин, И.В. Пучкова
Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, 450008, Россия
greshnov_vm@list.ru
Ключевые слова: пластичность, краевая задача, пластическое структурообразование, эволюция структуры
Страницы: 135-142
Аннотация >>
Исследуются недостатки классической математической теории пластичности, на основе которой разрабатываются и изучаются процессы пластического формоизменения металлов. С использованием ранее предложенной физико-математической теории пластичности металлов проведено исследование процесса пластического структурообразования сплава 1570Р (система Al-Mg-Sc), показана применимость этой теории для постановки и решения краевых задач пластичности при разработке современных технических устройств.
DOI: 10.15372/PMTF20220414 |
|
С.А. Калоеров, А.В. Сероштанов
Донецкий национальный университет, 83001, Донецк
kaloerov@mail.ru
Ключевые слова: пьезоплита с отверстиями и трещинами, комплексные потенциалы, обобщенный метод наименьших квадратов
Страницы: 143-155
Аннотация >>
С использованием комплексных потенциалов теории изгиба тонких электромагнитоупругих плит получено решение задачи об изгибе плиты с произвольными отверстиями и трещинами. При этом с помощью конформных отображений, разложений голоморфных функций в ряды Лорана или по полиномам Фабера за счет выполнения граничных условий обобщенным методом наименьших квадратов задача сведена к переопределенной системе линейных алгебраических уравнений, решаемой методом сингулярных разложений. Описаны результаты численных исследований для плиты с двумя эллиптическими отверстиями или трещинами, с отверстием и трещиной, в том числе краевой. Исследовано влияние физико-механических свойств материала плиты и геометрических характеристик отверстий и трещин на основные характеристики электромагнитоупругого состояния.
DOI: 10.15372/PMTF20220415 |
|
Т. Ву, Ч. Чэнь, Ц. Цюй
Харбинский технологический институт, Харбин, 15000, Китай
19b908099@stu.hit.edu.cn
Ключевые слова: метод Рэлея-Ритца, прямоугольная пластина, поперечные колебания, присоединенная масса
Страницы: 156-163
Аннотация >>
С использованием метода Рэлея-Ритца исследуются колебания опертой в углах пластины с присоединенными к ней сосредоточенными массами. Вычислена первая собственная частота колебаний пластины при различных значениях параметров задачи. Проведено сравнение полученных результатов численных расчетов с известными результатами, полученными методом конечных элементов.
DOI: 10.15372/PMTF20220416 |
|
В.И. Смирнов1, С.А. Атрошенко2
1Петербургский государственный университет путей сообщения, 198103 Санкт-Петербург, Россия
vsmirnov1@gmail.com
2Институт проблем машиноведения РАН, 199178 Санкт-Петербург, Россия
satroshe@mail.ru
Ключевые слова: дисковидная трещина, критическая сила, структурный критерий, вязкость разрушения, короткие трещины
Страницы: 164-171
Аннотация >>
Оценивается критическая нагрузка (сила) для пространства с дисковидной трещиной, в случае когда на ее берегах вдоль окружности действует сосредоточенная сила. Показано, что с помощью классических критериев разрушения невозможно определить предельную силу, поэтому используется структурный критерий прочности, сформулированный применительно к осесимметричным задачам. Исследована зависимость между вязкостью разрушения и размером трещины и построена двухкритериальная диаграмма разрушения.
DOI: 10.15372/PMTF20220417 |
|
А.В. Марк
Академия государственной противопожарной службы МЧС России, Москва, 129366, Россия
a-v-mark@yandex.ru
Ключевые слова: цилиндрическая дислокация, геометрическая теория дефектов, метрика, уравнения Эйнштейна
Страницы: 172-182
Аннотация >>
С использованием нелинейных уравнений теории упругости и геометрической теории дефектов исследована цилиндрическая дислокация в несжимаемом теле Муни - Ривлина. Цилиндрическая дислокация представляет собой два полых концентрических цилиндра, один из которых вставлен в другой и приклеен после соответствующей симметричной деформации. Проведено сравнение подходов классической теории упругости и геометрической теории дефектов, что позволило дать физическую интерпретацию тензорной плотности энергии импульса в уравнениях Эйнштейна для цилиндрической дислокации.
DOI: 10.15372/PMTF20220418 |
|
Ш. Я. Ван, Ю. Фан, Я. Я. Ван, Ю. Ц. Чзан
Колледж гражданского строительства и архитектуры, Ханчжоу, 310058, Китай
zsywang@zju.edu.cn
Ключевые слова: вязкоупругая нанопластина, модифицированная моментная теория упругости, напряжения релаксации, вязкоупругое основание Пастернака
Страницы: 183-194
Аннотация >>
С использованием модифицированной моментной теории упругости и теории релаксации получено уравнение движения системы двухслойных вязкоупругих нанопластин. Методом Навье найдено аналитическое решение задачи о поперечном изгибе двухслойной нанопластины. Исследовано влияние геометрических и физических параметров задачи на поперечный прогиб пластины. Установлено, что поперечный прогиб нанопластины зависит от времени релаксации, отношения длительного модуля ползучести к мгновенному модулю упругости и параметров демпфирования наполнителя.
DOI: 10.15372/PMTF20220419 |
|
В.С. Выплавень, С.А. Бехер, А.О. Коломеец, А.А. Попков, А.С. Кочетков
Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск, 630049, Россия
vladimir97927@gmail.com
Ключевые слова: тензометрия, ползун, деформации, дефекты поверхности катания, контроль колес в движении, вейвлет-преобразование
Страницы: 195-206
Аннотация >>
Представлены результаты испытаний системы контроля поверхности катания движущихся колесных пар грузовых вагонов c использованием динамической тензометрии. Исследования проводились на испытательном кольце в условиях многократной повторяемости поездной нагрузки для оценки воспроизводимости результатов тензометрического контроля. При каждом проезде поезда по измерительному участку быстродействующей системой с частотой дискретизации 64 кГц регистрировались деформации шейки рельса, вызванные воздействием колес подвижного состава. С использованием разработанного программного обеспечения в автоматизированном режиме по полученным сигналам проводилась идентификация дефектных колес и определялась динамическая сила воздействия колеса на рельс. Для оценки повторяемости результатов тензометрического контроля проведено их сравнение с результатами визуального и измерительного контроля подвижного состава, выполняемого до начала испытаний.
DOI: 10.15372/PMTF20220420 |
|
