Главная – Журналы – Поиск по журналам

С использованием SST-(k-ω)-модели турбулентности выполнен численный анализ параметров турбулентного пограничного слоя и исследована возможность уменьшения поверхностного трения на плоской пластине путем микрообдува воздухом. Макромасштабные характеристики большого количества микроструй определяются с использованием модели микропористой стенки, встроенной в пакет ANSYS FLUENT с помощью пользовательских функций. Получены результаты численных расчетов при значениях числа Маха M=0,2÷0,5 и значениях числа Рейнольдса Re=2,88x10⁶÷7,20\x10⁶. Алгоритм позволяет достаточно точно описать незначительное увеличение толщины пограничного слоя, толщины вытеснения и толщины потери импульса, а также уменьшение градиента скорости и сдвигового трения. Показано, что при числе Маха M=0,4 и доле вдуваемого воздуха, равной 0,008, применение микрообдува пластины воздухом позволяет уменьшить коэффициент поверхностного трения на 51 % по сравнению со случаем обтекания плоской пластины. При увеличении доли вдуваемого воздуха и числа Маха коэффициент поверхностного трения уменьшается.

Рассматривается проблема измерения температуры потока газа с помощью термопар, для которых время достижения равновесной температуры меньше времени процесса измерения. Представлены результаты численного моделирования течения газа в датчике, используемом для измерения температуры торможения в аэродинамических трубах кратковременного действия. Решается сопряженная задача обтекания датчика сверхзвуковым потоком и рассчитывается поле течения внутри камеры торможения. Определяется температура термопары, установленной в торце камеры торможения. Результаты моделирования показаний термопары зависят от времени и параметров набегающего потока. Полученные показания датчика температуры торможения принимаются в качестве данных виртуального эксперимента, которые обрабатываются с помощью методов экспериментальной аэродинамики. Для восстановления температуры торможения используются метод "ступенчатого процесса" и метод "двух термопар". Разность показаний термопар представляет собой нормированную аппаратную функцию термопары. Истинные показания температуры восстанавливаются методом деконволюции. Восстановленные показания сравниваются с исходными значениями температуры торможения в набегающем на датчик потоке. Определяются источники погрешностей, возникающих при измерении, и обосновывается применимость экспериментальных методов для определения температуры торможения в аэродинамических установках кратковременного действия, в том числе с уменьшающимися со временем значениями параметров.

Исследуется воздействие источника тепла и термомеханической нагрузки на обобщенное полупространство Грина - Линдсея. В модифицированной модели термоупругого полупространства учитываются параметр нелокальности и наличие двух температур. Уравнения задачи записаны в безразмерных переменных. Задача решается с использованием преобразований Лапласа и Фурье. Характеристики поля, такие как напряжения, компоненты вектора смещения, термодинамическая температура и кондуктивная температура, получены в образах преобразований Лапласа и Фурье. Для восстановления переменных в физической области используются методы численной инверсии. Проводится сравнение результатов, полученных с использованием различных теорий термоупругости.

Аналитически исследуется производство энтропии в неосесимметричном ламинарном потоке несжимаемой вязкой жидкости в окрестности пористого вращающегося диска. В безразмерных переменных получены выражения для скорости производства локальной и полной энтропии, обусловленной вязкостью жидкости и необратимостью процесса теплопередачи. Изучено влияние скорости впрыска и числа Бринкмана на производство энтропии. Установлено, что для всех рассмотренных чисел Бринкмана существует оптимальная скорость впрыска, при которой производство энтропии минимальное.

Предлагается математическая модель нестационарной фильтрации нефти к вертикальной скважине в круговом пласте с учетом разгазирования в призабойной зоне. Исследуется влияние давления насыщения и газового фактора на изменение давления и его производную. Показано, что давление насыщения характеризует величину радиуса зоны разгазирования, на изменение проницаемости в этой зоне влияет как давление насыщения, так и газовый фактор. С использованием предложенной модели и теории обратных задач разработан метод интерпретации результатов гидродинамических исследований вертикальных скважин, эксплуатируемых с забойным давлением, меньшим давления насыщения. Данный метод позволяет оценить значения давления насыщения и проницаемости пласта по кривым восстановления давления.

Теоретически исследуется фильтрация флюида в трещине, образовавшейся вследствие гидроразрыва пласта, и окружающем трещину пласте, а также динамика изменения давления и дебита при переходных режимах работы скважины. Получены решения, позволяющие описывать связь между расходом жидкости и изменением давления в трещине. Полученные результаты устанавливают основные зависимости параметров пласта и характеристик трещины гидроразрыва пласта от времени.

С использованием модели турбулентного движения пузырьков, моделей температурного и электрического полей предложена связанная математическая модель физических полей, возникающих при электрохимической обработке поперечной канавки высокочастотным импульсом. Предложен способ замены высокочастотного импульса током постоянного напряжения. Приведены результаты экспериментальных исследований.

В линейной постановке исследуется задача об устойчивости пограничных слоев с градиентом давления, образующихся при обтекании поверхностей с однослойным вязкоупругим покрытием. В расчетах учитывается изменение скорости внешнего потока в продольном направлении, используются экспериментальные зависимости характеристик покрытия от частоты. С использованием $\e^N\!$-метода оценивается влияние податливого покрытия на положение области ламинарно-турбулентного перехода. Показано, что даже в случае достаточно жесткого покрытия ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое с благоприятным градиентом давления может затягиваться по продольной координате приблизительно на 41 %.

Экспериментально исследовано влияние предварительной термической обработки частиц бронзы марки CuAl₁₀Fe₃Mn₂ в рабочей камере печи с различной атмосферой на процесс нанесения покрытий методом холодного газодинамического напыления и их свойства. Показано, что увеличение температуры в рабочей камере печи приводит к уменьшению микротвердости материала с HV_0,025=240 до HV_0,025=115. В процессе напыления отмечено увеличение удельной массы покрытий с 1,62 до 3,50 кг/м2. Исследование структуры поверхности и физических характеристик показало, что для покрытий, полученных из исходного порошка бронзы, пористость составляет 2 %, среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины R_a=27 мкм, микротвердость HV₁=250. Для покрытий, полученных из термически обработанного порошка бронзы, пористость равна 5 %, R_a=21 мкм, микротвердость HV_0,1=300.

Рассматривается задача оптимизации несущей способности стрингерной панели с отверстием и распространяющейся от его контура прямолинейной трещиной. Определяется контур отверстия, при котором коэффициент интенсивности напряжений в окрестности вершины трещины равен нулю (т. е. трещина неподвижна), а максимальное окружное напряжение является наименьшим. При решении задачи минимизации использовались метод последовательных приближений, минимаксный критерий и симплексный алгоритм.