Главная – Журналы – Прикладная механика и техническая физика / Journal of Applied Mechanics and Technical Physics 2025 номер ...

Поиск по журналу

Прикладная механика и техническая физика / Journal of Applied Mechanics and Technical Physics

2025 год, номер 6

1. Исследование перепада давлений между нагнетательными скважинами при самопроизвольном развитии трещин гидроразрыва пласта М.Р. Губайдуллин1, А.Я. Давлетбаев1,2, И.Г. Кузин1, В.А. Ниценко1, В.П. Мирошниченко3, Г.А. Щутский3 1ООО "РН-БашНИПИнефть", Уфа, Россия gubaidullinmr@bnipi.rosneft.ru 2Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия davletbaevay@ufanipi.ru 3ООО "РН-Юганскнефтегаз", Нефтеюганск, Россия vpmiroshnichenko@ung.rosneft.ru Ключевые слова: гидравлический разрыв пласта, низкопроницаемый коллектор, самопроизвольное развитие трещины гидроразрыва пласта, нагнетательная скважина, модель Перкинса - Керна - Нордгрена Страницы: 3-16 Аннотация >> Рассмотрена рядная система разработки с двумя нагнетательными скважинами при самопроизвольном развитии между ними трещин гидроразрыва пласта (автоГРП). С помощью упрощенной модели с использованием гидродинамического симулятора РН-КИМ рассмотрен случай, когда закрепленные трещины в нагнетательных скважинах рядной системы разработки соединяются в единую магистральную трещину автоГРП. Выполнено моделирование развития самопроизвольной трещины автоГРП между двумя нагнетательными скважинами с закрепленными трещинами, а также проведен анализ зависимости изменения расхода закачиваемой жидкости в этих скважинах от разности давлений закачки. Показано, что различие давлений закачки на соседних нагнетательных скважинах может привести к уменьшению расхода закачиваемой жидкости в несколько раз или к отключению скважины за счет передавливания в высокопроводящей трещине автоГРП скважиной с большим забойным давлением. Проведен анализ влияния режимов работы соседних нагнетательных скважин и механических свойств пласта на расход закачиваемой жидкости DOI: 10.15372/PMTF202415490 EDN: WEVGYQ Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

2. Влияние струйного вихрегенератора на турбулентный пограничный слой. 2. Анализ нестационарных характеристик П.А. Поливанов1,2, В.В. Маркин1, А.А. Сидоренко1, С.Д. Саленко2 1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия polivanov@itam.nsc.ru 2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия salenko@corp.nstu.ru Ключевые слова: струйный вихрегенератор, активное управление, пограничный слой, отрывное течение, вихрь Страницы: 17-34 Аннотация >> Проведен анализ нестационарных характеристик течения, возникающего при взаимодействии продольного вихря, образующегося при вдуве струи со стенки, с турбулентным пограничным слоем. Измерения полей скорости выполнены методом PIV. Для анализа данных проводились исследования анизотропии турбулентности и характерных масштабов турбулентных структур, а также использовался метод POD. Полученные данные позволили выявить взаимовлияние турбулентного пограничного слоя и продольного вихря в зависимости от его интенсивности. Показано, что струйный вихрегенератор вызывает существенное изменение не только средних, но и нестационарных характеристик турбулентного пограничного слоя DOI: 10.15372/PMTF202415499 EDN: HEWUHI Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

3. Численное исследование концентраций напряжений во взрывных камерах в зависимости от отношений высоты эллиптических днищ к их радиусу Ю.П. Мещеряков Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Конструкторско-технологический филиал, Новосибирск, Россия myp53@mail.ru Ключевые слова: прочность, несферическая оболочка, численное моделирование, импульсная нагрузка Страницы: 35-38 Аннотация >> Численно изучается напряженно-деформированное состояние несферической оболочки, возникающее при импульсном воздействии. Исследовано влияние отношений высоты эллиптических днищ к их радиусу на величину максимальных напряжений в оболочках взрывных камер. Изучена зависимость напряженно-деформированного состояния на полюсе оболочки от высоты днищ. Показано, что использование эллиптических днищ оптимальной высоты позволяет уменьшить концентрацию напряжений DOI: 10.15372/PMTF202415514 EDN: BBTBMR Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

4. Плоские звуковые волны в макроскопической модели двухскоростной двухтемпературной газовзвеси Т.В. Маркелова, О.П. Стояновская Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия matamara@gmail.com Ключевые слова: двухфазная монодисперсная среда, гиперболические звуковые волны, дисперсионное соотношение, CFD-тест, эффективная скорость звука Страницы: 39-49 Аннотация >> Для макроскопической модели двухскоростной двухтемпературной смеси газа и дисперсных частиц получено частное решение системы уравнений в частных производных в виде монохроматической звуковой волны. Смесь моделируется в рамках подхода взаимопроникающих континуумов с релаксационными слагаемыми, описывающими обмен импульсом и тепловой энергией между несущей и дисперсной фазами. Частное решение построено методом Фурье и может быть использовано в качестве верификационного теста для численных моделей газодисперсных сред. При произвольном времени скоростной и тепловой релаксации для генерации решения необходимо численно найти комплексные корни дисперсионного соотношения, которое представляет собой полином шестой степени. В случае бесконечно малых времен скоростной и тепловой релаксации (релаксационное равновесие, которое реализуется при моделировании ультрадисперсных смесей) эталонное решение представляется в виде бегущей волны, движущейся со скоростью, равной эффективной скорости звука в газопылевой среде. Показана чувствительность эффективной скорости звука к параметрам, определяющим процессы теплообмена. В открытом доступе представлен код, генерирующий частное решение для произвольных параметров задачи DOI: 10.15372/PMTF202415529 EDN: BWWZCK Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

5. Электрофорез сильнозаряженных гидрофобных микро- и наночастиц Е.А. Франц1, Е.Н. Калайдин1,2, А.А. Крылов2, Е.А. Демехин1,2,3 1Финансовый университет при Правительстве РФ, Москва, Россия eafrants@fa.ru 2Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия kalaidin@econ.kubsu.ru 3Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики, Москва, Россия eademehin@fa.ru Ключевые слова: электрофорез, гидрофобная поверхность, поверхностный заряд, нелинейные эффекты, электролит, скорость скольжения, поверхностная проводимость, число Духина Страницы: 50-58 Аннотация >> С использованием численного моделирования и аналитических методов проведено исследование электрофореза диэлектрической частицы с гидрофобной поверхностью и большой поверхностной проводимостью. Показано, что в умеренном электрическом поле при высокой плотности поверхностного заряда происходит увеличение скорости частицы, при этом вклад поверхностной проводимости значительно больше вклада длины скольжения. Аналитически получена формула для мобильности гидрофобной частицы, включающая три члена: 1) линейный член в известном соотношении Гельмгольца - Смолуховского; 2) член, выражающий вклад гидрофобной поверхности; 3) вклад поверхностной проводимости, возникающей за счет высокой плотности поверхностного заряда. Результаты представлены для малой и большой длины проскальзывания, что соответствует микро- и наночастицам. Сравнение численного и аналитического решений показало хорошее соответствие двух используемых подходов DOI: 10.15372/PMTF202415566 EDN: URDDMX Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

6. Массоперенос в пористой среде растворенного в жидкости вещества при наличии колебаний Д.А. Полежаев, А.В. Терехина Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, Пермь, Россия polezhaev@pspu.ru Ключевые слова: жидкость, массоперенос, колебания, пористая среда, вторичные течения Страницы: 59-76 Аннотация >> Экспериментально изучается перенос в пористой среде растворенного в воде флюоресцентного красителя родамина Б при наличии колебаний воды. В качестве пористой среды используется прямоугольная ячейка, внутри которой расположены цилиндры, ось которых перпендикулярна плоскости ячейки. Используемая техника измерений позволяет проводить измерения скорости массопереноса родамина Б и получать мгновенное и вторичное поля скорости течений между цилиндрами. Показано, что коэффициент диффузии, обусловленный вторичным течением, изменяется линейно в зависимости от числа Пекле, вычисленного по скорости вторичного течения жидкости. В области низких безразмерных частот колебаний коэффициент эффективной диффузии и число Пекле связаны универсальным законом, а в области умеренных безразмерных частот колебаний коэффициент пропорциональности между этими параметрами увеличивается с ростом частоты колебаний DOI: 10.15372/PMTF202415574 EDN: SYDPAV Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

7. Влияние давления и температуры на течение вблизи цилиндра с гидрофобной поверхностью при больших числах Рейнольдса К.Г. Добросельский Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия dobroselsky@mail.ru Ключевые слова: гидрофобный цилиндр, метод PIV, ближний след, коэффициент гидравлического сопротивления, рейнольдсовы напряжения Страницы: 77-87 Аннотация >> Исследуется влияние чисел Рейнольдса, статического давления и температуры потока на изменение вихревых структур в турбулентном следе за круговым тефлоновым цилиндром. Поля скорости измерялись с помощью метода PIV на гидродинамическом стенде для потока с числами Рейнольдса в диапазоне 1,75⋅105 ÷ 2,84⋅105. Обнаружено, что коэффициент гидравлического сопротивления цилиндра, наряду с осредненными характеристиками следа, указывает на более ранний кризис сопротивления, соответствующий шероховатым негидрофобным поверхностям. Показано, что уменьшение давления в набегающем потоке приводит к увеличению следа за цилиндром и гидравлического сопротивления. Установлено, что, несмотря на большие характеристики следа, повышение температуры обтекаемого потока приводит к уменьшению гидравлического сопротивления цилиндра, что, возможно, вызвано уменьшением рейнольдсовых напряжений на поверхности цилиндра и, соответственно, сопротивления трения DOI: 10.15372/PMTF202415579 EDN: FUVGIO Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

8. Экспериментальное исследование взаимодействия алюминиевого ударника с сеточным экраном при ударе под углом при скоростях до 7 км/с П.Н. Калмыков1, Н.В. Лапичев1, А.И. Леонтьев1, Н.Н. Мягков2, А.В. Сальников1, Т.А. Шумихин2 1Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики - Российский федеральный ядерный центр, Саров, Россия petr_sarov@mail.ru 2Институт прикладной механики РАН, Москва, Россия nn_myagkov@mail.ru Ключевые слова: высокоскоростной удар, экранная защита, тонкая преграда, сеточный экран, удар под углом, фрагментация Страницы: 88-99 Аннотация >> Исследован процесс пробития сеточных экранов алюминиевым ударником под различными углами. Изучен механизм дробления, связанный с внедрением проволок сетки в материал ударника. В результате проведенной серии экспериментов по пробитию тонких сеточных экранов показано, что при уменьшении интенсивности ударно-волнового дробления и с увеличением угла удара происходит фрагментация ударника за счет механизма внедрения. Выполнены оценки устойчивости защитной схемы с сеточным экраном при различных углах удара, проведено сравнение с устойчивостью схемы со сплошным экраном, оценены баллистические характеристики облака фрагментов DOI: 10.15372/PMTF202415593 EDN: PIXSDX Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

9. Распределенная восприимчивость вихрь - неровность погранслоя скользящего крыла. 1. Резонансное возбуждение мод неустойчивости поперечного течения В.И. Бородулин, Ю.С. Качанов, А.П. Рощектаев Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия bo@itam.nsc.ru Ключевые слова: ламинарный пограничный слой, скользящее крыло, вихри набегающего потока, волнистости поверхности, распределенная восприимчивость пограничного слоя, возбуждение волн неустойчивости поперечного течения Страницы: 100-137 Аннотация >> Экспериментально исследуется распределенная восприимчивость ламинарного пограничного слоя скользящего крыла к нестационарным вихрям набегающего потока с продольной ориентацией вектора завихренности в присутствии однородных по размаху волнистостей поверхности. Эксперименты проводились на модели 25-градусного скользящего крыла в условиях полностью контролируемых возмущений. Обнаружено, что нестационарные продольные вихри потока способны приводить к очень эффективному распределенному (в направлении течения) возбуждению нестационарных мод неустойчивости поперечного течения на комбинационных поперечных волновых числах, возникающему вследствие рассеяния вихрей на неоднородностях поверхности. Данная статья (ч. 1 настоящего исследования) посвящена описанию экспериментального подхода и его теоретического обоснования; структуры основного течения; экспериментальных свидетельств высокой эффективности исследуемого механизма восприимчивости; экспериментального подтверждения и важной роли резонанса продольных волновых чисел. Ч. 2 данного исследования посвящена экспериментальной оценке амплитуд и фаз коэффициентов распределенной восприимчивости типа вихрь - неровность в зависимости от частоты возмущений и поперечного волнового числа. В ней также получены коэффициенты восприимчивости, ответственной за возбуждение волн поперечного течения на гладкой поверхности, и проведено сопоставление относительной эффективности этих двух механизмов DOI: 10.15372/PMTF202415595 EDN: DXYFTG Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

10. Численное исследование динамики прохождения волнового импульса из газа в пористую среду, насыщенную пузырьковой жидкостью О.Ю. Валиахметова, И.К. Гималтдинов Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа, Россия v9174121007@gmail.com Ключевые слова: пористая среда, пузырьковая жидкость, волны, ударно-волновой импульс, песчаник, песок Страницы: 138-149 Аннотация >> Исследован процесс прохождения ударно-волнового импульса из газа в пористую среду, насыщенную пузырьковой жидкостью. Приводится описание процесса в случае одномерного плоского движения с использованием предположения о вязкоупругом поведении скелета пористой среды. Рассматривается динамика ударного импульса в пористой среде, насыщенной газожидкостной смесью, в случае когда скелет является песчаником или насыпным песком. Проводится анализ влияния параметров ударного импульса и газожидкостной смеси на динамику ударных импульсов DOI: 10.15372/PMTF202415597 EDN: CWVFGW Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

11. Генерация возмущений сверхзвукового потока двумерной неровностью в турбулентном пограничном слое А.А. Яцких, Л.В. Афанасьев, Ю.Г. Ермолаев, Н.В. Семенов, А.Д. Косинов Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия yatskikh@itam.nsc.ru Ключевые слова: сверхзвуковой поток, турбулентный пограничный слой, неровность, возмущения, эксперимент, численное моделирование Страницы: 150-158 Аннотация >> Проводится моделирование возмущений сверхзвукового потока в аэродинамической трубе, создаваемых двумерной неровностью на стенке рабочей части. Рассматривается случай малой высоты неровности по сравнению с толщиной турбулентного пограничного слоя на стенке. Исследования проведены с помощью численного моделирования с учетом турбулентного пограничного слоя на стенке и в экспериментах с использованием ниточного датчика термоанемометра. Изучено влияние высоты и ширины двумерной неровности и числа Маха потока на возмущения сверхзвукового потока. Установлено, что наличие двумерной неровности обусловливает возникновение в свободном потоке стационарного возмущения в виде N-волны и области с повышенным уровнем нестационарных пульсаций в широком спектре. Показано, что увеличение высоты двумерной неровности приводит к увеличению амплитуды и пространственных масштабов генерируемого в потоке возмущения. При малой ширине неровности возмущение в свободном потоке имеет форму N-волны, при ее увеличении амплитуда возмущений не изменяется, а N-волна разделяется на два скачка. Выполнено сравнение пространственных масштабов возмущения среднего течения при фиксированной геометрии неровности и числах Маха, равных 2 и 2,5 DOI: 10.15372/PMTF202415598 EDN: MGZHBU Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

12. Влияние амплитуды поперечных возмущений, создаваемых двумя источниками, на расщепление круглой струи О.С. Ванькова, С.Н. Яковенко Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия vankova@itam.nsc.ru Ключевые слова: дозвуковая круглая струя, поперечное внешнее воздействие, бифуркация струи, управление течением Страницы: 159-164 Аннотация >> Выполнено численное исследование затопленной круглой струи при небольшом значении числа Рейнольдса в случае воздействия двух источников гармонических колебаний, вводимых на противоположных боковых границах вблизи входного сечения. Показано, что при определенной комбинации параметров воздействия течение расщепляется на две ветви, как и в ряде других экспериментов и расчетов при наличии акустических и механических возмущений различного типа. Получены распределения скорости потока, осредненной по времени. Изучено влияние амплитуды колебаний на поведение струи. Определена пороговая амплитуда, при превышении которой происходит расщепление течения DOI: 10.15372/PMTF202415603 EDN: PWGUAE Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

13. Экспериментальное определение тепловых нагрузок на конструкцию сверхзвукового выхлопного диффузора Д.И. Нугуманов, Р.Д. Бердов, А.С. Головатюк, В.С. Киселева, А.Г. Тимаров Исследовательский центр им. М.В. Келдыша, Москва, Россия nugumanov.di@phystech.edu Ключевые слова: сверхзвуковой диффузор, тепловой поток, ракетный двигатель, экспериментальное определение, газодинамическая труба, газовый поток, псевдоскачок Страницы: 165-174 Аннотация >> Представлены результаты экспериментального исследования теплообмена в проточном тракте газодинамической трубы при течении продуктов сгорания твердого топлива с незначительным содержанием конденсированной фазы. С использованием 29 датчиков теплового потока и 25 датчиков давления измерены статические давления и плотности теплового потока по длине проточного тракта. Описаны структура тепловых датчиков и особенности их применения. Предложены масштабы для обезразмеривания полученных данных. На основе обработанных и обобщенных распределений тепловых потоков и давления предложена схема описания процессов, происходящих в канале сверхзвукового диффузора. Указаны основные факторы, определяющие тепловые воздействия на конструкцию диффузора DOI: 10.15372/PMTF202415614 EDN: LYJTRQ Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

14. Моделирование влияния угла напыления на рост покрытий при холодном газодинамическом напылении С.В. Клинков, В.Ф. Косарев, С.Ю. Усынин, В.С. Шикалов Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия klyiii@yandex.ru Ключевые слова: холодное газодинамическое напыление, покрытие, угол напыления, коэффициент напыления, подложка, волнистый рельеф Страницы: 175-189 Аннотация >> Для исследования закономерностей наращивания покрытий с применением метода холодного газодинамического напыления построена континуальная физико-математическая модель, в которой учитывается возможность столкновений частиц напыляемого материала с поверхностью подложки (покрытия) под различными углами. В результате расчета образования покрытия на подложке с волнистым рельефом при движении сопла с заданной скоростью показано, что условия напыления на спускающейся и поднимающейся поверхностях подложки различаются. Расчет с учетом отклонения сопла вперед и назад по ходу его движения показал, что существует оптимальный угол наклона, при котором толщина образующегося покрытия максимальна (коэффициент напыления максимален) DOI: 10.15372/PMTF202415616 EDN: TOWFXI Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

15. Исследование процесса транспортирования сыпучей среды вибрационным подъемником трубчатого типа В.С. Сизиков Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург, Россия sizikovvs@yandex.ru Ключевые слова: двухмассовый подъемник, динамический зазор, вибротранспортирование, сыпучая среда, реологическая модель, нормальная реакция Страницы: 190-203 Аннотация >> Выполнено исследование процесса вибрационного подъема сыпучих материалов по каналу трубчатого виброподъемника двухмассовой конструкции. На примере вибротранспортирования строительного песка изучено влияние частоты и амплитуды колебаний транспортирующих органов подъемника, угла наклона стенок виброподъемника и плотности заполнения канала устройства материалом на максимальную высоту подъема и скорость вибротранспортирования материала. Показано, что при выборе режимов работы устройства следует осуществлять отстройку частоты вынужденных колебаний от резонансной. Наиболее эффективное управление работой устройства осуществляется путем выбора амплитуды колебаний транспортирующих органов и угла наклона виброподъемника к горизонту. Приведены рекомендации по совершенствованию модели процесса вибротранспортирования сыпучей среды в аппарате и определено направление дальнейших исследований DOI: 10.15372/PMTF202515653 EDN: QIZMBR Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

16. Фокусировка внутренних волн при колебаниях тороподобных тел в однородно стратифицированной жидкости С.А. Кудряшова1, Н.Д. Шмакова1, Н.В. Гаврилов2, Е.В. Ерманюк2 1Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, Пермь, Россия s.kudryashova@alumni.nsu.ru 2Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия gavrilov@hydro.nsc.ru Ключевые слова: внутренние волны, фокусировка волн, стратифицированная жидкость Страницы: 204-214 Аннотация >> Проведено экспериментальное исследование фокусировки внутренних волн при горизонтальных колебаниях тороподобного тела в линейно стратифицированной жидкости. Образующая тела представляла собой окружность, а скелетная кривая, соединяющая центры образующих, - эллипс. Для осесимметричного колеблющегося тора экспериментальные данные о распределении амплитуды внутренних волн в его окрестности сопоставлены с оценками по линейной теории, полученными в приближении тонкого тела. Показано, что при генерации волн неосесимметричными волнопродукторами амплитуда в зоне фокусировки уменьшается, что обусловлено различием как суммарной мощности излучения, так и структуры зоны фокусировки. Построены изоповерхности экспериментально измеренных волновых амплитуд в зоне фокусировки, полученные данные сопоставлены с результатами, найденными в рамках лучевой теории DOI: 10.15372/PMTF202515571 EDN: JDSIWI Добавить в корзину Товар добавлен в корзину