|
|
|
Главная – Журналы – Прикладная механика и техническая физика / Journal of Applied Mechanics and Technical Physics 2026 номер ...
2026 год, номер 4
|
В.И. Корнилов, А.Н. Попков
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
kornilov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: турбулентный пограничный слой, тело вращения, перфорированная поверхность, методика, численный расчет, эффективность вдува
Страницы: 4-12
Аннотация >>
Представлена методика оценки энергетических затрат на процесс вдува воздуха через цилиндрический участок мелкоперфорированной поверхности тела вращения большого удлинения при нулевом угле атаки и его обтекании несжимаемым потоком. В основу методики положено утверждение, что необходимая для обеспечения вдува мощность не связана с мощностью маршевого (тягового) двигателя, обеспечивающего движение самого тела, и не зависит от режима движения этого тела. Для числа Рейнольдса Re1 =1,666 · 106 м-1 приведены результаты численного расчета, свидетельствующие о том, что путем распределенного вдува воздуха в турбулентный пограничный слой тела вращения можно достичь экономии мощности от 11 до 19 % в зависимости от размеров вычислительной области
DOI: 10.15372/PMTF202515689
EDN: HAKCNU
|
|
П.А. Поливанов1,2, В.В. Маркин1, Е.А. Меркулова1, Д.А. Бунтин1
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
polivanov@itam.nsc.ru
2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: пограничный слой, отрывное течение, когерентные структуры, пленочный датчик, термоанемометр, PIV-метод
Страницы: 13-25
Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования когерентных структур в сдвиговом слое, полученные с использованием различных подходов. Характерные масштабы определялись на основе совместной обработки данных, полученных с использованием однониточного и поверхностных термоанемометрических датчиков и PIV-метода. Сочетание методов PIV и поверхностной термоанемометрии позволило определить области, в которых параметры течения коррелируют с показаниями поверхностных датчиков. Результаты совместной обработки данных, полученных с помощью поверхностных датчиков и PIV-измерений, позволили определить положение поверхностных датчиков относительно отрывной зоны, оптимальное для разработки методов активного управления течением с обратной связью
DOI: 10.15372/PMTF202515694
EDN: CBYHDU
|
|
Д.В. Георгиевский1,2
1Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия
georgiev@mech.math.msu.su
2Московский центр фундаментальной и прикладной математики, Москва, Россия
Ключевые слова: нестационарный сдвиг, вязкая жидкость, касательное напряжение, функция ошибок, возмущение, квадратичный функционал, метод интегральных соотношений, достаточные оценки устойчивости
Страницы: 26-32
Аннотация >>
Исследуется суперпозиция двух нестационарных одномерных сдвиговых течений однородной ньютоновской вязкой среды, реализуемых в полупространстве, граница которого движется поступательно параллельно самой себе. Точные решения выражаются с помощью интегралов Стилтьеса в квазиавтомодельном виде, характерном для диффузионно-вихревых процессов. Приводится постановка линеаризованной задачи для возмущений в терминах вариаций скоростей и давления, при этом движение граничной плоскости не варьируется. Для анализа данной задачи применяется метод интегральных соотношений, использующий квадратичные функционалы и позволяющий получить интегральные оценки, достаточные для невозрастания возмущений на бесконечном интервале времени. Аналитически исследуется случай, когда обе компоненты скорости границы являются монотонно неубывающими функциями времени
DOI: 10.15372/PMTF202515702
EDN: NQXJVJ
|
|
Е.И. Борзенко, Д.Н. Гарбузов, М.А. Ефремов
Томский государственный университет, Томск, Россия
borzenko@ftf.tsu.ru
Ключевые слова: смесительный аппарат, степенная жидкость, математическое моделирование, структура потока, качество смешения
Страницы: 33-45
Аннотация >>
Выполнено численное исследование влияния конфигурации мешалки на структуру потока и качество перемешивания реологически сложной жидкости в смесительном аппарате в рамках плоского приближения. Рассмотрены три конфигурации мешалок: лопастные, якорные, якорные с поворотом. Неньютоновские свойства среды описываются с помощью степенного закона. Решение получено с использованием метода контрольного объема и корректирующей процедуры SIMPLE, реализованных на неструктурированной сетке, состоящей из треугольников. Представлена структура потока, характеризующаяся формированием циркуляционных зон в окрестности лопастей и области сдвигового течения вдоль твердой стенки аппарата. Также решена задача о перераспределении ансамбля маркерных частиц с течением времени, что позволяет выполнить качественную оценку процесса смешения. Количественная оценка проводится с использованием характеристики неоднородности распределения маркеров
DOI: 10.15372/PMTF202515732
EDN: HMYSTS
|
|
Р. Чакраборти1, М. Маджхи2, Б. Н. Мандал3
1Женский университет г. Даймонд-Харбор, Даймонд-Харбор, Индия
chak.rumpa@gmail.com
2Колледж г. Чакдаха, Чакдаха, Индия
mampi.india.123@gmail.com
3Индийский статистический институт, Калькутта, Индия
bnm2006@rediffmail.com
Ключевые слова: распространение поверхностных волн, прямоугольный блок, бесконечный уступ, метод Галеркина, гидродинамические характеристики
Страницы: 46
Аннотация >>
В рамках линейной теории исследована задача о распространении поверхностных волн при наличии толстого прямоугольного блока, плавающего над бесконечным уступом. Блок полностью расположен в области конечной глубины. Для построения потенциала скорости, описывающего движение жидкости в областях конечной и бесконечной глубины, применен метод разложения по собственным функциям. Из условий непрерывности давления в зазорах над углом уступа и под двумя углами блока получены три интегральных уравнения первого рода относительно горизонтальных компонент скорости в этих зазорах. Решение интегральных уравнений найдено методом Галеркина; базисные функции выбраны в виде простых полиномов, умноженных на экспоненциально затухающие функции, а весовые функции определены с учетом условий на кромках. Проведены численные расчеты гидродинамических характеристик: коэффициентов отражения и прохождения, а также компонент волновой силы, действующей на блок. Получены зависимости от волнового числа, выполнен их анализ
DOI: 10.15372/PMTF202515736
EDN: EXEQGK
|
|
К.В. Леонов1, И.Ш. Ахатов1,2,3
1Московский центр фундаментальной и прикладной математики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия
k.leonoff@inbox.ru
2Башкирский государственный медицинский университет, Уфа, Россия
iskander.akhatov@gmail.com
3Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева, Казань, Россия
Ключевые слова: динамика пузырька, кавитация, ультразвуковое излучение, целевая доставка лекарств
Страницы: 47-59
Аннотация >>
Предложена и исследована новая конструкция микрокапсулы для целевой доставки лекарств, представляющая собой сферическую ячейку жидкости (лекарственный раствор) с нанопузырьком, помещенную в полимерную оболочку. Проанализировано влияние низко- и высокочастотного ультразвукового воздействия на динамику кавитационного пузырька в ограниченном объеме жидкости и возникающие в результате упругие тангенциальные (окружные) напряжения в полимерной оболочке. Установлено, что относительно слабое внешнее ультразвуковое воздействие может существенно усиливаться внутри микрокапсулы за счет взрывного кавитационного роста пузырька. Наиболее существенное усиление воздействия и, как следствие, максимальные тангенциальные напряжения в оболочке достигаются при использовании низкочастотного (приблизительно 20 кГц) ультразвукового излучения и малой толщины оболочки. Показано, что при наличии кавитационного пузырька механические напряжения в оболочке во много раз больше, чем в капсуле, заполненной только жидкостью
DOI: 10.15372/PMTF202515769
EDN: NSVNFK
|
|
Ю.Я. Трифонов
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
trifonov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: вязкое течение пленки, устойчивость, нелинейные волны, поверхность раздела
Страницы: 60-68
Аннотация >>
Проведено исследование волнового течения вязкой пленки жидкости по нижней поверхности наклонной плоскости. Определены режимы течения со стационарно бегущими волнами и исследована их устойчивость относительно периодических линейных возмущений с той же длиной волны, что и в нелинейном решении. Расчеты проведены на основе полных уравнений Навье - Стокса. Рассчитаны бифуркационные линии при различных значениях угла наклона и числа Капицы. Установлено, что их структура существенно зависит от числа Капицы и слабо зависит от угла наклона. Показано, что при больших углах наклона происходит смена типа ветвления решения от безволнового решения и толщина пленки достигает нулевого значения на некотором расстоянии от точки бифуркации. В зависимости от чисел Капицы и Рейнольдса рассчитан критический угол, при котором происходит отрыв пленки
DOI: 10.15372/PMTF202515778
EDN: NRUKVT
|
|
П.А. Кондрашов, А.С. Шмаков, А.А. Сидоренко
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
p.kondrashov@g.nsu.ru
Ключевые слова: климатические трубы, обледенение, дисперсный состав спрея, обводненность потока, градиент интенсивности, обработка изображений
Страницы: 69-79
Аннотация >>
Проведено экспериментальное исследование параметров газокапельного потока в малой климатической аэродинамической трубе Института теоретической и прикладной механики СО РАН. С помощью оптической прямотеневой системы PolisSpray определен дисперсный состав жидкой фазы в рабочей части. Получены теневые фотографии капель в различных областях рабочей части установки. Разработан и реализован основанный на совмещении методов анализа градиентных перепадов и морфологических операций алгоритм определения наличия капель, позволяющий повысить точность оценки их размеров. Получены распределения частиц по диаметрам в исследуемых областях рабочей части трубы, а затем откорректированы с учетом влияния глубины резкости и оптического размытия, определяемого на основе величины градиента на границе изображения капли. Проведено сопоставление полученных данных с результатами определения дисперсного состава с помощью лазерно-дифракционного анализатора Malvern Spraytec
DOI: 10.15372/PMTF202515779
EDN: UZZNOJ
|
|
В.С. Сизиков1,2, А.П. Чупахин3
1Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Санкт-Петербург, Россия
sizikovvs@yandex.ru
2Институт проблем машиноведения РАН (ИПМаш РАН), Санкт-Петербург, Россия
3Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
chupakhin@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: виброобъемный метод, перфузия, перекачивание крови, реологическая модель, вязкоупругая жидкость
Страницы: 80-88
Аннотация >>
Представлены результаты численного моделирования перекачивания крови по эластичному сосуду виброобъемным методом. Выполненное моделирование характеризует движение крови в сосуде, осуществляемое виброобъемным методом. Показано, что движение крови существенно зависит от частоты и амплитуды вынуждающей силы, а также от угла раскрытия канала, образованного стенками вибрационного устройства. В результате качественного анализа задачи показано существование установившегося режима перемещения крови вдоль сосуда при воздействии вибрационной силы со скоростями перемещения, характерными для различных конструкций перфузионных насосов. Установлено влияние основных параметров работы устройства на скорость транспортирования крови, позволяющее управлять расходом крови путем изменения частоты внешнего возбуждения при заданных угле раскрытия транспортного канала и амплитуде вынуждающей силы. Полученные зависимости подтверждают принципиальную возможность осуществления перфузии и управления расходом крови и кровезамещающих растворов за счет изменения конструктивных и режимных параметров работы устройства. Предложено направление дальнейшего совершенствования модели оптимизацией формы стенок канала устройства
DOI: 10.15372/PMTF202615817
EDN: SLMKXA
|
|
И.И. Мажуль
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
mazhul@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковое течение, конфузорный канал, структура течения, отрыв пограничного слоя, относительная ширина, температура поверхности
Страницы: 89-96
Аннотация >>
Численно исследуются особенности сверхзвукового течения в конфузорном канале в зависимости от его относительной ширины и температуры поверхности. Рассмотрен прямоугольный канал, состоящий из сужающегося входного участка и участка постоянного поперечного сечения. Во входном участке клином сжатия с углом δ кл = 13° генерируется скачок уплотнения, вызывающий отрыв пограничного слоя. На основе уравнений Навье - Стокса и модели турбулентности k-ω SST получены данные по структуре потока и характеристикам отрывных зон пограничного слоя при числе Маха в сечении входа в канал M = 4,5.
DOI: 10.15372/PMTF202615833
EDN: VOLCCF
|
|
С.А. Акинин, А.В. Старов, И.С. Цырюльников
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
akinin@itam.nsc.ru
Ключевые слова: численное моделирование, кратковременный режим работы, дросселирование, теплопотери, теплоизолирующие материалы, керамика
Страницы: 97-105
Аннотация >>
В работе выполнено трехмерное нестационарное численное моделирование сопряженного теплообмена в газодинамическом тракте аэродинамической установки с целью оценки влияния тепловых потерь на реализуемые параметры воздушного потока. Проведен анализ вклада отдельных элементов тракта в снижение полной температуры и исследовано влияние теплофизических свойств материала дросселирующего узла. Полученные результаты демонстрируют определяющую роль материала дросселирующего узла на тепловые потери и обосновывают необходимость применения теплоизолирующих элементов дросселя для обеспечения максимальных воспроизводимых параметров торможения воздушного потока
DOI: 10.15372/PMTF202615836
EDN: TEQTHX
|
|
Ю.В. Громыко, И.С. Цырюльников
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
yurkonsk@itam.nsc.ru
Ключевые слова: матрица смежности уровня серого, GLCM, текстурные признаки, пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход, лазерная визуализация, PIV
Страницы: 106-113
Аннотация >>
Приводятся данные о структуре засева частицами потока сверхзвуковой аэродинамической трубы с электродуговым подогревом рабочего тела. Рассматривается применение статистических подходов на основе матриц смежности уровня серого (GLCM) для определения текстурных признаков, соответствующих различным режимам течения в пограничном слое
DOI: 10.15372/PMTF202615838
EDN: ZDUGHH
|
|
А.А. Сидоренко, А.С. Шмаков, Е.А. Меркулова
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
sindr@itam.nsc.ru
Страницы: 114-122
Аннотация >>
В работе сравниваются экспериментальные и расчетные данные по обледенению профиля крыла малой хорды 300 мм при температурах набегающего потока -5 °C и -15 °C. Установлено, что при малых числах Рейнольдса классические модели, адекватно описывая общую форму льда, не разрешают мелкомасштабные структуры, такие как гребни, иглы и ривулеты. Эффект от сглаживания данных структур особенно проявляется для смешанного режима обледенения. Для малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) это ограничение является критическим, так как на тонких кромках мелкомасштабный лед существенно меняет структуру течения и теплообмен. В работе показано, что без учета мелкомасштабных структур льда невозможно корректно прогнозировать процесс обледенения, что ставит под сомнение применимость существующих численных моделей для анализа обледенения БПЛА
DOI: 10.15372/PMTF202615839
EDN: BTQMUS
|
|
Н.П. Киселев, В.И. Запрягаев
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
nkiselev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковая струя, микроструя, импактная струя, преграда с отверстием, пульсации давления, автоколебания
Страницы: 123-130
Аннотация >>
В работе представлены результаты измерения пристенных пульсаций давления, образующихся при взаимодействии сверхзвуковой недорасширенной струи при наличии на срезе микроструй, с преградой, имеющей соосное со струей отверстие. Выявлено, что в определенном диапазоне линейных параметров вдув микроструй в основную сверхзвуковую струю приводит к снижению амплитуды автоколебаний, вызванных обратной акустической связью между соплом и преградой. Однако вне этого диапазона наличие микроструй не приводит к существенному снижению пульсаций вблизи среза сопла, вызванных периодическим изменением массового расхода газа через центральное отверстие
DOI: 10.15372/PMTF202615832
EDN: IVQWOR
|
|
Д. Сюэ1,2, Ц. Гао1, Ц. Сунь1, Л. Чжан1, Ю. Ни1, Л. Шэнь1
1Чжэцзянский океанологический университет, Чжоушань, Китай
yueguotian@163.com
2Инженерное училище Университета Ньюкасла, Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания
Ключевые слова: многозвенное тело, роботизированное движение рыбы, гидроупругость
Страницы: 131
Аннотация >>
Представлена и протестирована вычислительная схема на основе метода сглаженных частиц для моделирования движения многозвенных рыбоподобных тел. В данной схеме указанный метод объединен с подходом многотельной динамики для решения задачи гидроупругости (взаимодействия жидкости и деформируемой конструкции) применительно к плавающим объектам, имитирующим движения рыб. Проведена тщательная верификация решателя на трех эталонных задачах. Сравнение с известными результатами численных расчетов показало, что предложенная модель позволяет воспроизводить ключевые гидродинамические эффекты, включая обратные вихревые дорожки Кармана, механизмы генерации тяги и характеристики движения, зависящие от режима движения. Разработанная и верифицированная вычислительная схема является эффективной при проектировании, управлении и оптимизации биоинспирированных подводных аппаратов
DOI: 10.15372/PMTF202615825
EDN: MAIGJF
|
|
Х. Сингх1, А. Шарма1,2, Д. Пракаш1,2
1Государственный колледж им. Канвара Дурги Чанда, Джайсингхпур, Индия
harjinder033@gmail.com
2Университет Химачал-Прадеша, Шимла, Индия
ananaya63926@gmail.com
Ключевые слова: концентрационное число Рэлея, электроконвекция, модель Навье - Стокса - Фойгта, осцилляционная конвекция, число Прандтля, стационарная конвекция
Страницы: 132
Аннотация >>
В рамках линейной теории устойчивости исследовано влияние вертикального переменного электрического поля на слой диэлектрической вязкоупругой жидкости Навье - Стокса - Фойгта, засоленный снизу и подогреваемый либо снизу, либо сверху. Задача на собственные значения решена точно для условий, соответствующих свободным границам, а для условий, соответствующих жестким стенкам, применен метод Галеркина. Проведен численный анализ влияния электрического поля на систему для стационарного и осцилляционного режимов конвекции. Установлено, что при малых значениях концентрационного числа Рэлея реализуется стационарная конвекция, а при больших происходит переход к осцилляционной конвекции. Параметр Навье - Стокса - Фойгта играет важную роль в стабилизации осцилляционной конвекции. Показано, что при нагреве сверху система более устойчива, чем при нагреве снизу. Полученные результаты согласуются с известными данными
DOI: 10.15372/PMTF202615827
EDN: UJQZID
|
|
Р.Р. Копейкин1,2, А.Н. Байкин3,4, Р.Ф. Абдуллин4, С.А. Калинин1,2, Е.В. Шель1,2, Б.Н. Старовойтова3,4
1Группа компаний "Газпром нефть", Санкт-Петербург, Россия
kop.r_r@mail.ru
2Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
dr.sergey.kalinin@gmail.com
3Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
alexey.baykin@gmail.com
4Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, Россия
afaritovich@mail.ru
Ключевые слова: нагнетательная скважина, самопроизвольный гидроразрыв пласта, преднапряженное состояние, индикаторная кривая, давление разрыва породы, гидроразрыв пласта, заводнение, пороупругость, математическое моделирование
Страницы: 133-151
Аннотация >>
Представлена трехмерная математическая модель развития самопроизвольно распространяющейся трещины гидроразрыва пласта в пороупругой среде с учетом преднапряженного состояния, вызванного наличием закрепленной трещины гидроразрыва пласта (ГРП). Проведено исследование индикаторной кривой для нагнетательной скважины при самопроизвольном ГРП и дано физическое обоснование ее поведения. Выполнено моделирование нагнетательного теста со ступенчатым изменением расхода и оценено влияние таких факторов, как мощность непроницаемой покрышки и наличие преднапряженного состояния, обусловленного закрепленной трещиной ГРП, на форму индикаторной диаграммы и значение давления разрыва породы. Показано, что угол наклона индикаторной кривой за точкой инициирования трещины существенно зависит от длины и проводимости трещины ГРП, а также от пороупругих эффектов. В частности, установлено, что увеличение толщины покрышки приводит к росту давления разрыва за счет дополнительных напряжений, генерируемых повышенным поровым давлением, что не может быть учтено в двумерных моделях без дополнительных модификаций. Результаты моделирования показывают чувствительность давления разрыва к изменению пластового давления и подтверждают необходимость учета трехмерных пороупругих эффектов и преднапряженного состояния при инженерном проектировании систем заводнения
DOI: 10.15372/PMTF202515678
EDN: PNLYHW
|
|
М.Н. Шамсиев1,2, М.Х. Хайруллин1,2, П.Е. Морозов1,2, В.Р. Гадильшина1,2, А.И. Абдуллин2
1Альметьевский государственный технологический университет "Высшая школа нефти", Альметьевск, Россия
mshamsiev@yandex.ru
2Институт механики и машиностроения Федерального исследовательского центра "Казанский научный центр РАН", Казань, Россия
khairullin@imm.knc.ru
Ключевые слова: трещиновато-пористый пласт, газогидродинамические исследования скважины, деформация пласта, обратная задача
Страницы: 152-162
Аннотация >>
Предложена математическая модель фильтрации реального газа к вертикальной скважине в трещиновато-пористом пласте с учетом зависимости пористости и проницаемости трещин от давления. Проведен анализ зависимостей изменения давления на забое скважины и его производной от времени при различных фильтрационных параметрах пласта. Предложен метод интерпретации результатов газогидродинамических исследований вертикальных скважин, вскрывающих трещиновато-пористый пласт, с учетом зависимости проницаемости трещин от давления на основе теории решения обратных задач. Приводятся результаты тестовых расчетов
DOI: 10.15372/PMTF202515679
EDN: UBUIWB
|
|
С. Пал1,2,3, С. Пол1,2, С. Де1,3
1Женский колледж им. Рамакришны Сарадхи Миссии Вивекананды Видьябхавана, Калькутта, Индия
sushobhana123@gmail.com
2Академия профессиональных курсов им. доктора Б. С. Роя, Дургапур, Индия
sandippaulmac@gmail.com
3Калькуттский университет, Калькутта, Индия
soumenisi@gmail.com
Ключевые слова: рассеяние волн, проницаемая пластина, пористое морское дно, гиперсингулярное интегральное уравнение, коэффициент отражения, коэффициент прохождения, энергетическое тождество
Страницы: 163
Аннотация >>
Рассматривается двумерная задача о рассеянии волн на воде полностью погруженной тонкой вертикальной пористой преградой в океане. Предполагается, что сверху жидкость ограничена свободной поверхностью, а снизу - проницаемым морским дном. С использованием интегральной теоремы Грина краевая задача сводится к гиперсингулярному интегральному уравнению второго рода, выраженному через разность потенциалов по разные стороны пластины. Для численного решения уравнения применяется метод коллокации с конечным рядом полиномов Чебышева второго рода. Коэффициенты отражения и прохождения вычисляются через интегралы, содержащие разность потенциалов. Определена энергия, рассеиваемая вследствие наличия пористой пластины. Проведен численный анализ коэффициентов, подтверждено соответствующее энергетическое тождество. Обнаружено существенное влияние двойной пористости
DOI: 10.15372/PMTF202515770
EDN: QXKCAU
|
|
В.Я. Модорский, С.Л. Калюлин, Н.В. Владимиров, И.Е. Черепанов, М.А. Серегина, А.В. Бабушкина
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ), Пермь, Россия
modorsky@pstu.ru
Ключевые слова: электронный агрегат, беспилотная авиационная система, численное моделирование, сопряженный теплообмен, конвекция
Страницы: 164-175
Аннотация >>
Представлены математическая модель сопряженного теплообмена и методика численной оценки распределения тепла в модельном электронном агрегате беспилотной авиационной системы, заполненном водородом, при внешнем обтекании воздухом. Трехмерная математическая модель для численных расчетов аэродинамики снаружи электронного агрегата и газодинамики внутри него основана на системе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса, замыкаемой уравнениями состояния идеального сжимаемого газа, имеющего свойства воздуха и водорода, SST-моделью турбулентности, а также начальными и граничными условиями. В математической модели для численных расчетов теплового состояния агрегата используется уравнение теплопроводности. Обе математические задачи решаются в связанной постановке, вследствие чего реализуется модель сопряженного теплообмена между воздухом снаружи и водородом внутри электронного агрегата через его твердые стенки с заданными теплофизическими характеристиками (теплоемкостью, теплопроводностью и плотностью) материалов конструкции при различных значениях температуры. Распределение рассеиваемой мощности платами модельного электронного агрегата задавалось в качестве граничных условий теплового потока на стенках тепловыделяющих элементов. Получены распределения температуры в различных сечениях конструкции
DOI: 10.15372/PMTF202515695
EDN: FBBFYW
|
|
Р.В. Сагитов
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
sagitovrv@mail.ru
Ключевые слова: плоское течение Пуазейля, конвективное течение, наклонный слой, устойчивость, волны Толлмина - Шлихтинга
Страницы: 176-187
Аннотация >>
Исследована линейная устойчивость комбинации двух взаимно перпендикулярных течений в наклонном плоском слое: конвективного течения, создаваемого поперечной разностью температур, и плоского течения Пуазейля, возникающего под действием горизонтального градиента давления. Построены карты режимов устойчивости на плоскости число Рейнольдса - число Грасгофа при различных углах наклона слоя и карты режимов возмущений на плоскости угол наклона слоя - число Рейнольдса. В случае, когда температура верхней границы слоя выше температуры нижней границы, комбинированное течение может быть стабилизировано при числах Рейнольдса, превышающих число Рейнольдса, при котором теряет устойчивость плоское течение Пуазейля без термической стратификации
DOI: 10.15372/PMTF202515697
EDN: VJSEJT
|
|
Д.В. Князев
Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, Россия
dvk@icmm.ru
Ключевые слова: течение Пуазейля, зависимость вязкости от температуры, ветвление решений
Страницы: 188-196
Аннотация >>
В случае степенной зависимости коэффициента вязкости от температуры задача о стационарном течении Пуазейля в канале с неоднородно нагретыми границами сведена к трехпараметрической краевой задаче для системы обыкновенных дифференциальных уравнений третьего порядка. В отсутствие перепада давления задача имеет решение, описывающее распределение температуры в неподвижной жидкости. Это решение существует в конечном интервале между отрицательным и положительным критическими значениями безразмерного градиента температуры на твердых границах канала. При малых значениях числа Пекле, построенного по перепаду давления, из состояния покоя возникает первая ветвь решений. Две другие ветви найдены при градиентах температуры на границе, превышающих критические. Таким образом, в области отрицательных градиентов при одинаковых значениях параметров найдены два решения, различающиеся значениями расхода и плотности теплового потока через твердые границы. При градиентах температуры границ, бóльших положительного критического значения, третья ветвь продолжает первую. Особенностью второй и третьей ветвей является то, что при числе Пекле, стремящемся к нулю, расход стремится к ненулевому значению
DOI: 10.15372/PMTF202515714
EDN: MPOGSO
|
|
Э.Р. Зайнуллина, В.Ю. Митяков, С.З. Сапожников
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
zajnullina_er@spbstu.ru
Ключевые слова: локальный коэффициент теплоотдачи, пленочная конденсация, градиентная теплометрия, насыщенный водяной пар, горизонтальная труба
Страницы: 197-205
Аннотация >>
Предлагается новый подход к измерению локального коэффициента теплоотдачи при конденсации насыщенного водяного пара на поверхности горизонтальной трубы. Значения коэффициента теплоотдачи определены по результатам прямых измерений плотности теплового потока с применением градиентной теплометрии и температуры поверхности трубы с помощью термопар. Приведены результаты, полученные при подводе в измерительный участок насыщенного водяного пара с температурой, близкой к 100 °C, и расходом, варьируемым в диапазоне 4 ÷ 10 кг/ч; расход охлаждающей воды составил 130 кг/ч. Распределения температуры, плотности теплового потока и коэффициента теплоотдачи при конденсации построены в виде угловых диаграмм. Установлено, что в зависимости от расхода пара на поверхности может развиваться смешанная или пленочная конденсация. Предлагаемый подход обеспечивает относительную неопределенность оценки локального коэффициента теплоотдачи менее 8 %.
DOI: 10.15372/PMTF202515717
EDN: KWJWVI
|
|
И.А. Романов, Д.О. Дуников, А.А. Еронин, А.Н. Казаков
Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, Россия
romanoff_i_a@mail.ru
Ключевые слова: водород, метод Сивертса, РСТ-изотерма, металлогидрид
Страницы: 206-216
Аннотация >>
Приводится описание модификации метода Сивертса для измерения изотерм при абсорбции и десорбции водорода (РСТ-изотерм) для образца интерметаллического соединения AB5-типа, имеющего состав LaNi4,8Al0,2. Модификация заключается в том, что измерения проводятся не за счет добавления в рабочий сосуд с образцом или отбора из него порций водорода при постоянной температуре, а за счет ступенчатого изменения температуры рабочего сосуда с постоянной концентрацией водорода. Проведено сравнение изотерм абсорбции и десорбции водорода, полученных классическим и модифицированным методами, для одного и того же образца. Показано, что модифицированный метод Сивертса является более точным по сравнению с классическим вариантом. Повышение точности достигается за счет отсутствия накопления погрешности в ходе измерений
DOI: 10.15372/PMTF202515723
EDN: XYSCVA
|
|
А.В. Мелких1,2, А.А. Губин1,2
1Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
melkikh2014@gmail.com
2Институт теплофизики УрО РАН, Екатеринбург, Россия
artyom.gubin@vk.com
Ключевые слова: спинодальный распад, эффект Марангони, уравнение Кана - Хиллиарда, фазовый переход, теплообмен, численное моделирование
Страницы: 217-229
Аннотация >>
Построена численная модель спинодального распада термически нестабильной частично смешивающейся жидкости при импульсном нагреве. Модель основана на системе дифференциальных уравнений, описывающих перенос тепла и массы. Моделирование проводится на интервалах времени до 40 мс. При нагреве цилиндрического зонда окружающая его жидкость разделяется на две несмешивающиеся фазы. За счет градиента поверхностного натяжения (эффект Марангони) капли этих жидкостей перемещаются как к зонду, так и от него, что приводит к значительному увеличению интенсивности теплообмена. Полученные зависимости мощности зонда от времени и относительное изменение коэффициента теплоотдачи хорошо согласуются с результатами экспериментов по импульсному нагреву водного раствора ППГ-425
DOI: 10.15372/PMTF202515734
EDN: DRMQWV
|
|
А.В. Кашеваров, Д.А. Русьянов, А.Л. Стасенко
Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, Жуковский, Россия
a.v.kash@yandex.ru
Ключевые слова: несферические частицы, нормальные и тангенциальные напряжения, математическое моделирование
Страницы: 230-238
Аннотация >>
Предложена физико-математическая модель роста наледи на осесимметричном теле, вращающемся в потоке воздуха, содержащем частицы льда с различной сферичностью, при столкновении которых с поверхностью на ней остается часть их массы. В результате численного исследования определена форма наледи с учетом ее возможного отрыва центробежной силой. Учтено влияние вязкости и турбулентности несущего газа на рассматриваемые процессы
DOI: 10.15372/PMTF202515768
EDN: SIZFYV
|
|
В.А. Иващенко, Р.И. Мулляджанов
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
ivashchenko@itp.nsc.ru
Ключевые слова: численное моделирование, жидкометаллический теплоноситель, теплообмен, коэффициент гидравлического сопротивления, CADFlo
Страницы: 239-248
Аннотация >>
Решена задача верификации результатов расчета течения жидкометаллических теплоносителей в топливных сборках ядерных реакторов с дистанционирующими решетками. Результаты верификации показывают, что используемый программный комплекс CADFlo обеспечивает высокую точность при моделировании как ламинарных, так и развитых турбулентных течений. Для задач теплообмена с жидкометаллическими теплоносителями в топливных сборках достигнуто хорошее согласование распределений температур и коэффициентов гидравлического сопротивления и экспериментальных данных
DOI: 10.15372/PMTF202515780
EDN: NYHPED
|
|
К. Шарма1, Д. Батра2, Р. Кумар3, С. Шарма4
1Шеминде Шандье 25, Лозанна, Швейцария
kunal.nit90@gmail.com
2Государственный колледж Кишан Лал, Ревари, Индия
divyabatra1982@gmail.com
3Университет Курукшетры, Курукшетра, Индия
rajneesh_kuk@rediffmail.com
4Харроу Крес, Ярдли, США
sauravkuk@gmail.com
Ключевые слова: биотермоупругость, скорость перфузии крови, уточненная модель Лорда - Шульмана, отражение, отношения амплитуд, энергетические отношения
Страницы: 249
Аннотация >>
Исследовано отражение волн в нелокальной биотермоупругой среде, описываемой гиперболической двухтемпературной моделью, в рамках уточненной модели Лорда - Шульмана. Рассмотрено двумерное полупространство с импедансными граничными условиями. Уравнения движения приведены к безразмерному виду и решены с использованием потенциальных функций. Показано существование трех продольных и одной поперечной волн. Получены коэффициенты отражения и соответствующие энергетические отношения. Проведено сравнение уточненной модели Лорда - Шульмана с классической моделью. Несмотря на то что задача об отражении плоской волны является идеализированной, она может быть использована при исследовании влияния параметров биологических тканей на энергию отраженной волны
DOI: 10.15372/PMTF202515799
EDN: RZCBDL
|
|
Е.М. Максимова1, Л.А. Прокопьев1, Я.М. Андреев1, С.О. Семенов1, А.С. Андреев1, Е.С. Лукин1,2, Ю.А. Яковлев1
1Якутский научный центр СО РАН, Якутск, Россия
maksimova_em85@mail.ru
2Институт физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН, Якутск, Россия
lukines@iptpn.ysn.ru
Ключевые слова: термопластический эффект, тепловизионное измерение, концентратор напряжений, тепловое излучение, экспериментальная механика
Страницы: 250-259
Аннотация >>
Проведено экспериментальное исследование локализации пластической деформации при испытании на статическое одноосное растяжение стальных образцов с несимметричными краевыми концентраторами. Исследование выполнено с использованием современного тепловизионного оборудования, позволяющего регистрировать временное распределение температурных полей в процессе деформирования. Показано, что предложенная методика экспериментального исследования с применением метода инфракрасной термографии может применяться при изучении кинетики упругопластического деформирования и определении предельного состояния материала в зоне концентрации напряжений
DOI: 10.15372/PMTF202515700
EDN: OBSAUA
|
|
В.Н. Кудияров, Н.С. Пушилина, Е.Д. Анжигатова, М. Копцев
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия
kudiyarov@tpu.ru
Ключевые слова: интерметаллические соединения, полимер, водородная энергетика, микроструктура, сорбция, десорбция
Страницы: 260-265
Аннотация >>
Представлен процесс синтеза композиционного материала на основе металлогидридного сплава TiFe0,85Mn0,05 и полимера ABS. Проведены исследования термических свойств образцов с использованием методов термогравиметрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии. С помощью метода сканирующей электронной микроскопии изучена морфология композиционного материала. Исследовано влияние полимера на водородсорбционную характеристику интерметаллического соединения TiFe0,85Mn0,05. Установлено, что максимальная массовая доля водорода в синтезированном композиционном материале составила 1,3 % при температуре 30 °C и давлении 30 атм.
DOI: 10.15372/PMTF202515728
EDN: HOQGWA
|
|
Ч.ю Се1,2, Ч. Ли2, С.-ц. Сюэ2, Ю.-т. Ши2, Л.-м. Го2
1Тунлинский университет, Тунлин, Китай
zhyxie@126.com
2Чанчжоуский технологический институт, Чанчжоу, Китай
licheng@czu.cn
Ключевые слова: ударопрочность при изгибе, тонкостенная труба, угловое армирование, конечно-элементный анализ
Страницы: 266
Аннотация >>
Предложен и проверен способ повышения прочности углов тонкостенных квадратных труб путем установки четырех угловых усилителей, представляющих собой ребра жесткости с легкими пенополиуретановыми наполнителями или без них. С использованием программного комплекса ABAQUS/Explicit выполнено моделирование испытаний на трехточечный изгиб тонкостенных квадратных труб с угловым армированием. Результаты расчетов показали, что угловое армирование существенно изменяет форму поперечного сечения труб. Удельная энергоемкость труб с угловыми усилителями значительно выше, чем у труб без армирования. На основе анализа деформации поперечного сечения предложено удалить два нижних угловых усилителя, что позволяет повысить удельную энергоемкость. Удельная энергоемкость трубы, усиленной только двумя верхними угловыми элементами, в 2,24 раза превышает аналогичный показатель традиционной пустотелой квадратной трубы, а также превышает удельную энергоемкость предложенных конфигураций с четырьмя усилителями
DOI: 10.15372/PMTF202515772
EDN: QIYZQT
|
|
