|
|
|
Главная – Журналы – Прикладная механика и техническая физика 2022 номер 5
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] => 18.116.8.110
[SESS_TIME] => 1713491869
[BX_SESSION_SIGN] => 9b3eeb12a31176bf2731c6c072271eb6
[fixed_session_id] => 67d7ada05994bc3034d7d5555ee04fb9
[UNIQUE_KEY] => d94e9c28f02f7ad61368224c2d43e8cd
[BX_LOGIN_NEED_CAPTCHA_LOGIN] => Array
(
[LOGIN] =>
[POLICY_ATTEMPTS] => 0
)
)
2022 год, номер 5
|
А.С. Верещагин1,2,3, И.В. Казанин1,2, В.Н. Зиновьев1, В.М. Фомин1,2
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СO РАН, Новосибирск, 630090, Россия
vereshchag@itam.nsc.ru
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
kazaniniv@gmail.com
3Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, 630073, Россия
Ключевые слова: композитный сорбент, гелий, микросферы, мембранно-сорбционный метод, численное моделирование, короткоцикловая адсорбция, гиперболическая модель
Страницы: 3-19
Аннотация >>
Показана гиперболичность конвективной части модели течения воздушно-гелиевой смеси через слой гранулированного сорбента с учетом фильтрации Форхгеймера. С учетом диффузии воздуха и гелия внутрь цилиндрических гранул и удержания гелия микросферами разработана численная модель одномерного течения воздушно-гелиевой смеси через адсорбер, заполненный гранулированным сорбентом. В рамках рассматриваемой модели проведена верификация численного алгоритма в задачах о фильтрации газа через пористую среду и о распространении волны давления, образованной пришедшей ударной волной, по газовой среде. Получены экспериментальные и расчетные данные, которые хорошо согласуются. Проведено моделирование фазы обогащения в рамках метода короткоцикловой адсорбции с использованием бифункционального сорбента на основе микросфер, которое показало возможность увеличения массовой доли гелия в воздушно-гелиевой смеси практически в два раза (с 0,7 до 1,3%) при степени извлечения гелия 90,4%.
DOI: 10.15372/PMTF20220501 |
|
С.Ю. Петряков1, Д.Н. Мирханов1, Ал. Ф. Гайсин2, Р.Ш. Басыров1, Н.Ф. Кашапов3
1Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева, Казань, 420111, Россия
serioga_com@mail.ru
2Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, 125412, Россия
almaz87@mail.ru
3Казанский федеральный университет, Казань, 420008, Россия
kashnail@gmail.com
Ключевые слова: низкотемпературная плазма, электрический разряд, плазменно-жидкостные системы, численные методы
Страницы: 20-32
Аннотация >>
Проведены исследование характеристик и математическое моделирование поведения низкотемпературной плазмы электрического разряда постоянного тока, зажигаемого между алюминиевым анодом и электролитическим катодом (3 %-й раствор NaCl в очищенной воде) при атмосферном давлении. Зажигание разряда осуществляется при погружении металлического анода в электролитический катод. Рассмотрены типы и формы генерируемых в межэлектродном промежутке плазменных структур. Представлены результаты высокоскоростной съемки процессов пробоя и горения разряда. Исследованы электрофизические параметры разряда, в том числе пульсации, колебания силы тока и напряжения. С помощью метода эмиссионной спектроскопии определены спектр излучения разряда, состав плазмы, концентрация электронов и температура тяжелых компонентов плазмы. Рассмотрены термограммы поверхности жидкого неметаллического и металлического электродов в зоне горения разряда. Представлены результаты численного моделирования напряженности электрического поля и начальной стадии разряда.
DOI: 10.15372/PMTF20220502 |
|
Е.А. Баранов1, А.О. Замчий1,2, Н.А. Лунев1,2, И.Е. Меркулова1, В.А. Володин2,3, М.Р. Шарафутдинов4, А.А. Шаповалова5
1Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
itpbaranov@gmail.com
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, 630090 Новосибирск, Россия
zamchiy@gmail.com
3Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
v.volodin@g.nsu.ru
4Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
marat@solid.nsc.ru
5Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
shapovalova@niic.nsc.ru
Ключевые слова: нанокристаллический кремний, нестехиометрический оксид кремния, синтез тонких пленок
Страницы: 33-41
Аннотация >>
Методом газоструйного осаждения с активацией электронно-пучковой плазмой синтезированы тонкие пленки аморфного нестехиометрического оксида кремния (а-SiOx:H, 0 < x < 2). Стехиометрический коэффициент пленок а-SiOx:H варьировался в диапазоне 0,47 ÷ 1,63 в зависимости от параметра R, определяемого расходом смеси Ar-SiH4. Высокотемпературный (при температуре 950°С в течение 2 ч) отжиг тонких пленок а-SiOx:H привел к формированию наночастиц кристаллического кремния размером 8,3÷12,3 нм. Показано, что с увеличением параметра R значения степени кристалличности отожженных пленок увеличиваются до 66%. Сделано предположение, что на положение пика нанокристаллического кремния в спектрах комбинационного рассеяния света оказывают влияние механические напряжения. В результате количественной оценки такого напряжения получены значения 1,0÷1,7 ГПа.
DOI: 10.15372/PMTF20220503 |
|
Н. Чжоу1,2,3, Д. Лю1, Ц. Нянь4, К. Тан1, Ц. Ван1, Ю. Фан3
1Нанкинский университет наук и технологий, Нанкин, 210094, Китай
nudge@163.com
2Нанкинский колледж лесной полиции, Нанкин, 210023, Китай
3Аньхойская компания по производству плакированных материалов, Сюаньчэн, 242000, Китай
529384137@qq.com
4Десятый отдел Железнодорожной строительной компании Китая, Хэфэй, 230601, Китай
nianqingming@163.com
Ключевые слова: динамика удара, сварка, пластина, угол соударения, защитные характеристики, разрушение
Страницы: 42-50
Аннотация >>
Проведено исследование защитных характеристик композитной трехслойной мишени, состоящей из алюминиевых и стальных пластин и изготовленной с использованием сварки взрывом. Представлены результаты баллистических экспериментов и численного моделирования. Исследован механизм разрушения мишени при ударе по ней сферических частиц.
DOI: 10.15372/PMTF20220504 |
|
И.Г. Донской
Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН, Иркутск, 664033, Россия
donskoy.chem@mail.ru
Ключевые слова: вариационные методы, уравнения реакции-диффузии-конвекции, тепловой взрыв, волны реагирования
Страницы: 51-61
Аннотация >>
Предложены вариационные формулировки для уравнений, описывающих стационарные состояния неизотермических одномерных реакторов, в том числе при конвективном переносе. Для предложенных вариационных формулировок рассматриваются несколько вариантов численного решения (на основе метода локальных вариаций и метода Рэлея - Ритца). Обсуждаются особенности использования численных методов при решении рассмотренных задач: сходимость, отношение шага пространственной сетки к степени аппроксимирующего полинома. Рассматриваются модификации задачи теплового зажигания с учетом конвективного переноса и теплопотерь. Предложен вариационный принцип, определяющий структуру фронта горения при заданной скорости распространения. Показано, что этот вариационный принцип может использоваться наряду с принципом минимального производства энтропии для полного решения задачи о стационарном распространении волны экзотермической реакции.
DOI: 10.15372/PMTF20220505 |
|
А. Мехмуд1, Г. Д. Табассум1, М. Усман2, А. Дар3
1Международный исламский университет, Исламабад, 44000, Пакистан
ahmerqau@yahoo.co.uk
2Виртуальный университет Пакистана, Лахор, Пакистан
muhammadusman@vu.edu.pk
3Университет г. Котли штата Азад Джамму и Кашмир, Котли, Пакистан
amanullahdar@hotmail.com
Ключевые слова: сжимающийся диск, нестационарный поток, неединственность, численное решение
Страницы: 62-70
Аннотация >>
Приведены результаты исследования задачи о нестационарном течении жидкости вдоль мгновенно растягивающегося (сжимающегося) невращающегося диска бесконечного радиуса. Скорость поверхности сжимающегося диска выбрана таким образом, чтобы задача допускала существование точного автомодельного решения. Исходная задача сводится к начальной задаче, численное решение которой строится с использованием метода стрельбы и метода Ньютона-Рафсона. Проведено детальное исследование существования и единственности решения.
DOI: 10.15372/PMTF20220506 |
|
А. Аль-Ханая1, Ш. Эль-Сапа2, Э. А. Ашмави2
1Университет принцессы Нуры бинт Абдулрахман, Эр-Рияд, 11671, Саудовская Аравия
amalhanaya@pnu.edu.sa
2Александрийский университет, Александрия, Египет
seelsapa@pnu.edu.sa
Ключевые слова: моментная жидкость, вращательное движение, эксцентрические сферы, кручение, метод коллокаций
Страницы: 71-80
Аннотация >>
Решена задача об осесимметричном установившемся движении несжимаемой моментной жидкости между двумя неконцентрическими сферами, вращающимися с различными постоянными угловыми скоростями вокруг оси, на которой расположены диаметры сфер. При малых числах Рейнольдса решение построено с использованием полуаналитического метода, метода суперпозиции и метода коллокации. Исследовано влияние различных параметров задачи на величину крутящего момента, действующего на внутреннюю сферу. Проведено сравнение полученных результатов с известными данными для случая движения классической вязкой жидкости.
DOI: 10.15372/PMTF20220507 |
|
А.А. Базанов1, Б.Е. Гриневич1, А.В. Ивановский1,2
1Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, 607188 Саров, Россия
aab@elph.vniief.ru
2Саровский физико-технический институт, 607189 Саров, Россия
ivanovsky@elph.vniief.ru
Ключевые слова: конденсаторная установка, ударное и безударное сжатие материалов, разрядный ток, скорость лайнера, электроконтактная методика измерения, база полета лайнера
Страницы: 81-88
Аннотация >>
На конденсаторной установке "Каскад" проведены эксперименты по ускорению плоских металлических лайнеров магнитным полем. Приведены данные об асимметрии полета лайнеров как в направлении вдоль линии тока, так и в поперечном направлении.
DOI: 10.15372/PMTF20220508 |
|
А.Е. Голиков, Н.И. Макаренко
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
laro13@yandex.ru
Ключевые слова: свободная граница, круговой цилиндр, гидродинамические нагрузки
Страницы: 89-99
Аннотация >>
Рассмотрена задача о движении кругового цилиндра с ускорением из состояния покоя под свободной поверхностью бесконечно глубокой идеальной жидкости. Используется метод сведения исходной математической постановки задачи к интегродифференциальной системе уравнений для функции, задающей форму свободной поверхности, а также для нормальной и тангенциальной составляющих скорости на свободной поверхности. Построено аналитическое продолжение поля скоростей внутрь области течения и определены нестационарные нагрузки на цилиндр, действующие на начальной стадии движения.
DOI: 10.15372/PMTF20220509 |
|
С.М. Базов1, И.Н. Завьялов1, А.В. Конюхов1,2
1Московский физико-технический институт, Долгопрудный, 141700, Россия
bazov.sm@phystech.edu
2Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, 125412, Россия
konyukhov_av@mail.ru
Ключевые слова: автоколебательный режим, пористая среда, кислотная обработка пласта, двойная пористость, численное моделирование
Страницы: 100-109
Аннотация >>
Исследуется процесс перехода фильтрационного реагирующего течения в среде с двойной пористостью в автоколебательный режим. Устойчивость течения изучается с использованием численных методов решения уравнений многофазной фильтрации. Исследуется область развития автоколебаний при различных значениях внешних параметров системы и свойств реагентов.
DOI: 10.15372/PMTF20220510 |
|
В.Н. Гребенев1, А.Г. Деменков2,3, Г.Г. Черных1
1Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, Новосибирск, 630090, Россия
vngrebenev@gmail.com
2Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
demenkov@itp.nsc.ru
3Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, 630073, Россия
Ключевые слова: метод дифференциальных связей, трехпараметрическая модель турбулентного следа, локально-равновесное приближение, турбулентный след за телом вращения, численное моделирование
Страницы: 110-118
Аннотация >>
С использованием трехпараметрической модели турбулентности, включающей дифференциальные уравнения баланса энергии турбулентности, переноса скорости ее диссипации и касательного турбулентного напряжения, исследуется течение в дальнем турбулентном следе за телом вращения. Следствием локально-равновесного алгебраического усечения уравнения переноса касательного турбулентного напряжения является известное соотношение Колмогорова - Прандтля. Установлено, что при определенном ограничении на значения эмпирических констант и при согласующемся с математической моделью законе роста временного масштаба это соотношение является дифференциальной связью модели или инвариантным многообразием в фазовом пространстве соответствующей динамической системы. Показана эквивалентность локально-равновесного приближения и условия равенства нулю скобки Пуассона для обезразмеренных коэффициента турбулентной диффузии и дефекта продольной компоненты скорости. Приведены результаты численных экспериментов, хорошо согласующиеся с теоретическими результатами.
DOI: 10.15372/PMTF20220511 |
|
А.Р. Бахтыбекова1, Н.К. Танашева1, Л.Л. Миньков2, Н.Н. Шуюшбаева3, А.Н. Дюсембаева1
1Карагандинский университет им. Е. А. Букетова, Караганда, 100026, Казахстан
asem.alibekova@inbox.ru
2Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, 634050, Россия
lminkov@ftf.tsu.ru
3Кокшетауский университет им. Ш. Уалиханова, Кокшетау, 020000, Казахстан
nn_shuish@mail.ru
Ключевые слова: ветроэнергетическая установка, дефлектор, цилиндр, эффект Магнуса, моделирование
Страницы: 119-130
Аннотация >>
С помощью численных и экспериментальных методов исследованы аэродинамические характеристики лабораторного образца, представляющего собой цилиндр с активным ротационным элементом - дефлектором, который можно использовать в качестве рабочего силового элемента-лопасти ветроэнергетической установки. Численное моделирование выполнено в программном комплексе Ansys Fluent на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, дополненных реализуемой (κ-ε)-моделью турбулентности. Для проведения экспериментальных исследований на основе результатов численного моделирования создан лабораторный образец с цилиндром длиной 205 мм и диаметром 50 мм и дефлектором диаметром 100 мм. Проведен сравнительный анализ аэродинамических характеристик образца, полученных численно и экспериментально, а также выявлены особенности аэродинамического обтекания исследуемого образца потоком воздуха.
DOI: 10.15372/PMTF20220512 |
|
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: склоновые течения, термические неоднородности, плотностные течения, линейные возмущения, аналитическая модель
Страницы: 131-139
Аннотация >>
Аналитически исследована двумерная стационарная линейная модель течений, возникающих в устойчиво (нейтрально) стратифицированной среде над термически неоднородной плоской наклонной поверхностью. На нижней границе заданы отклонения температуры, гармонически зависящие от поперечной к склону горизонтальной координаты. Получены явные аналитические решения, позволяющие проанализировать закономерности возникающих плотностных течений. Показано, что эти течения могут качественно различаться в зависимости от соотношения величины угла наклона нижней границы и аналога числа Рэлея, в выражение для которого в качестве пространственного масштаба входит горизонтальный масштаб области термической неоднородности. Установлен соответствующий критерий различия данных течений.
DOI: 10.15372/PMTF20220513 |
|
Л.Ф. Ситдикова, И.К. Гималтдинов
Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа, 450064, Россия
sitdikovalf@yandex.ru
Ключевые слова: звуковая волна, пористая среда, коэффициент отражения, коэффициент прохождения
Страницы: 140-149
Аннотация >>
Теоретически исследовано отражение и прохождение гармонических волн на границе между пузырьковой жидкостью и пористой средой, насыщенной этой жидкостью. Изучено влияние параметров системы на коэффициенты отражения и прохождения через границы раздела двух сред. Установлено, что для границы пузырьковая жидкость - пористая среда, насыщенная пузырьковой жидкостью, существует диапазон частот, в котором отражение происходит так же, как от свободной поверхности, а обратное отражение - как от жесткой стенки.
DOI: 10.15372/PMTF20220514 |
|
В. Ризов1, Х. Альтенбах2
1Университет архитектуры, гражданского строительства и геодезии, София, 1046, Болгария
v_rizov_fhe@uacg.bg
2Магдебургский университет Отто фон Герике, Магдебург, 39106, Германия
holm.altenbach@ovgu.de
Ключевые слова: многослойная балка, неоднородный материал, нелинейная ползучесть, трещина расслоения
Страницы: 150-159
Аннотация >>
Получены выражения для скорости высвобождения энергии деформации в многослойной неоднородной балке при наличии в ней трещины расслоения. Поведение материала балки, неоднородного по ее толщине, описывается соотношениями нелинейной ползучести. Для проверки точности решения используется J -интеграл. Исследовано изменение скорости высвобождения энергии деформации со временем в условиях нелинейной ползучести.
DOI: 10.15372/PMTF20220515 |
|
С.Д. Алгазин1, И.А. Селиванов2
1Институт проблем механики РАН, Москва, 119526, Россия
algazinsd@mail.ru
2Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, 119991, Россия
shertors@gmail.com
Ключевые слова: численные методы без насыщения, флаттер пластины, критическая скорость флаттера, аналитическая зависимость
Страницы: 160-167
Аннотация >>
Рассматривается решение задачи о флаттере пластины при смешанных граничных условиях. Математическая постановка задачи позволяет учитывать произвольные направления вектора набегающего потока. Для численного решения задачи предлагается использовать численный алгоритм без насыщения, который на редкой сетке позволяет с достаточной точностью определять критическую скорость флаттера. Представлены результаты расчетов для четырех материалов (титана, стали, алюминия, дюралюминия). На основе результатов расчетов получены аналитические зависимости критической скорости флаттера от направления вектора набегающего потока, а также от безразмерной скорости звука в пластине и толщины пластины. Приводятся собственные формы колебаний Re(φ), соответствующие критической скорости флаттера.
DOI: 10.15372/PMTF20220516 |
|
М. Бабанлы, Р. Мехтиев, Н. Гурбанов, Д. Асланов, Ю. Танривердиев
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, Баку, AZ1010, Азербайджан
mustafababanli@yahoo.com
Ключевые слова: эллиптическая трещина, гибридный нанокомпозит, растяжение, пластичность
Страницы: 168-177
Аннотация >>
Предложена технология получения гибридных нанокомпозитных материалов с алюминиевой матрицей 7075-Т6 и наполнителем в виде наночастиц. Представлен обзор экспериментальных данных, компьютерных и теоретических моделей процессов зарождения трещин. Выявлены механизмы зарождения микротрещин под действием одноосной растягивающей нагрузки. Для исследования разрушений нагруженных нанокристаллических материалов и определения их механизмов предложена модель, описывающая процесс образования и роста нанотрещин вблизи вершин эллиптических трещин в гибридном нанокомпозитном материале. С использованием параметров смоделированной трещины получены зависимости между приложенной силой и длиной трещины.
DOI: 10.15372/PMTF20220517 |
|
В.М. Кулик
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
vkulik@itp.nsc.ru
Ключевые слова: силиконовая резина, одностенные углеродные нанотрубки, модуль упругости, коэффициент потерь
Страницы: 178-184
Аннотация >>
Проведено исследование изменения динамических вязкоупругих свойств силиконовой резины при добавлении малой доли (0,05; 0,10 %) однослойных углеродных нанотрубок. В области линейной деформации выполнены измерения модуля упругости и коэффициента потерь. Установлено, что добавление нанотрубок и старение материалов приводят к увеличению модуля упругости, а коэффициент потерь может как увеличиваться, так и уменьшаться.
DOI: 10.15372/PMTF20220518 |
|
И.А. Банщикова
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
binna@ngs.ru
Ключевые слова: кручение, стержень, депланация поперечного сечения, кинематические режимы, ползучесть, обратная задача
Страницы: 185-196
Аннотация >>
Рассмотрены задачи, описывающие процесс получения остаточного угла закручивания стержня в условиях ползучести с учетом упругого восстановления после снятия нагрузок. Предполагается, что для формируемого участка задается постоянный погонный угол закручивания, т. е. участок находится в условиях чистого кручения, без стеснения торцов стержня. Считается, что деформации и напряжения зависят только от времени и двух пространственных координат в плоскости поперечного сечения стержня. Рассмотрены прямые и обратные задачи о кручении стержня с прямоугольным и уголковым поперечными сечениями в различных кинематических режимах ползучести. Скорость угла закручивания в течение всего процесса деформирования задается постоянной. Предложена методика численного расчета на основе метода конечных элементов, позволяющая получать жесткостные характеристики сечения при кручении в случае ползучести. Показано, что минимальный уровень остаточных напряжений наблюдается в релаксационном режиме деформирования. Для стержня с поперечным сечением уголкового типа найдены режимы, в которых существенно уменьшаются напряжения в области их концентрации.
DOI: 10.15372/PMTF20220519 |
|
М. Мохаммади1, М. Назари1, М. Х. Кайхани1, Г. Ахмади2
1Шахрудский технологический университет, Шахруд, Иран
minamohammadi1220@gmail.com
2Университет Кларксона, Потсдам, 13699-5725, США
gahmadi@clarkson.edu
Ключевые слова: столкновение частиц и пузырьков, скорость скольжения, модифицированное число Бонда, трехфазная контактная линия
Страницы: 197-208
Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования столкновения частиц пластика диаметром 1,5; 2,0; 2,5 мм с неподвижным пузырьком воздуха диаметром 5,5 мм в деионизированной воде. Установлено, что размер частиц оказывает существенное влияние на скорость частиц и время скольжения их по поверхности пузырька. По мере увеличения диаметра частицы скорость ее скольжения по поверхности пузырька увеличивается, и частица быстро отделяется от нее. Исследовано влияние на процесс столкновения силы сопротивления, капиллярной силы, давления, сил тяжести и плавучести, действующих на частицы. Установлено, что частица остается на поверхности пузырька, в случае если капиллярная сила является доминирующей. Изучено влияние трехфазной контактной линии на капиллярную силу и давление. Для классификации режимов столкновения частицы с пузырьком предложено использовать модифицированное число Бонда.
DOI: 10.15372/PMTF20220520 |
|
