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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
