Главная – Журналы – Поиск по журналам

Исследуется эволюция малых возмущений при совместном движении двух равномерно растягиваемых слоев идеальных несжимаемых жидкостей. На свободных границах слоев и на поверхности их раздела выполняются кинематические и динамические условия. Показано, что задача о малых возмущениях в лагранжевых координатах допускает разделение переменных. Получена система амплитудных уравнений, содержащая три числа Вебера, отношение плотностей и начальных толщин слоев, а также волновых чисел, что позволяет определить эволюцию возмущенного движения. Приведены численные результаты анализа амплитудных уравнений, указывающие на неустойчивость рассматриваемого движения

Исследована возможность применения физически информированных нейронных сетей (PINN) для модификации осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье ̶ Стокса (RANS) для решения задачи о теплообмене в квадратном канале. Изучен метод аппроксимации решений дифференциальных уравнений на основе подхода PINN для оценки среднего поля температуры течения при использовании различных теплоносителей. Рассмотрено развитое турбулентное течение при большом числе Рейнольдса Re = 6100 и малых и умеренных числах Прандтля Pr = 0,025 ÷ 1,000, используемых в тепловыделяющих элементах, в которых в качестве теплоносителя применяются жидкие металлы и смеси газов. Реализованы две модели, использующие разные способы аппроксимации турбулентного потока тепла: гипотезу градиентной турбулентной диффузии (GDH) и усовершенствованную гипотезу GDH с двумя обучаемыми коэффициентами, учитывающую кратчайшее расстояние до стенки канала. Показано, что применение подхода PINN позволяет во много раз уменьшить вычислительные затраты. Обучение модели занимает приблизительно 2 ч на одном процессоре GPU, в то время как прямое численное моделирование (DNS) для аналогичной задачи на суперкомпьютерном кластере требует нескольких недель вычислений. Показано, что предложенный подход эффективен для параметрической оптимизации, особенно при малых числах Прандтля. При использовании метода PINN с данными DNS точность решения уравнений RANS выше, чем при традиционном RANS-моделировании. Наибольшую точность обеспечила модель, использующая модифицированную аппроксимацию GDH

Исследуется задача о нестационарном билинейном течении ньютоновской жидкости в пласте с вертикальной трещиной автоматического (самопроизвольного) гидроразрыва пласта (автоГРП) конечной длины, которая соединяет нагнетательную и добывающую скважины. Одна из скважин работает при постоянном давлении, на другой поддерживается постоянный расход. Методом преобразования Лапласа получены аналитические решения для полей давления в трещине автоГРП и пласте, скорости течения в трещине, выражения для скорости фильтрационных утечек. Определены условия существования билинейного режима течения. Предложена упрощенная модель течения в трещине с использованием заданных утечек и найдены аналитические решения, в которых время является параметром

Рассмотрена проблема доказательства локального по времени существования и единственности решений с ударной волной гиперболических систем законов сохранения со многими пространственными переменными, в частности нахождения условий на начальные данные, при выполнении которых в каждой точке поверхности начальной ударной волны гладкое решение соответствующей задачи со свободной границей существует в малом по времени. В качестве примеров систем законов сохранения в механике сплошной среды рассматриваются уравнения газовой динамики и уравнения эластодинамики сжимаемых неогуковских материалов

Проведено сравнение аэродинамических характеристик модели космического корабля в виде конуса при наличии и отсутствии системы аварийного спасения. Число Маха набегающего потока M = 2. Показано, что истекающие из сопел струи могут существенно влиять на его аэродинамические характеристики. В сравнении с конусом зафиксировано уменьшение коэффициента лобового сопротивления модели с системой спасения до 5,8 раз

Выполнено прямое численное моделирование процесса ламинарно-турбулентного перехода в безградиентном сверхзвуковом пограничном слое и при взаимодействии пограничного слоя с падающей ударной волной. Исследованы сценарии перехода, обусловленные развитием пары наклонных волн Толмина ̶ Шлихтинга с частотой наиболее неустойчивой волны линейной теории, а также пакета волн. При помощи метода POD выполнен сравнительный анализ сценариев ламинарно-турбулентного перехода для безградиентного пограничного слоя и течения с ударной волной. Показано различие в распределении энергии пульсаций течения по собственным модам в зоне перехода и следе

Выполнено численное исследование развития возмущений в слабо недорасширенных колебательно-неравновесных и равновесных струях SF₆, истекающих из осесимметричных звуковых микросопел в среду SF₆. Численное моделирование проводилось на основе решения нестационарных трехмерных уравнений Навье ̶ Стокса с использованием двухтемпературной модели релаксационных течений. Спектральный анализ возмущений скорости в слое смешения по частотам и азимутальным волновым числам показал, что начальный уровень возмущений первой несимметричной азимутальной моды определяет положение ламинарно-турбулентного перехода. В неравновесной микроструе этот уровень на порядок ниже, чем в равновесной, что приводит к более длинному ламинарному участку микроструи

Представлены результаты экспериментального исследования пламени Бунзена с использованием метода плоскостной лазерно-индуцированной флюоресценции (ПЛИФ). Проведена визуализация конусного пламени в отсутствие и при наличии поперечного слабого электрического поля. В эксперименте использовались предварительно перемешанные смеси метан - воздух и аммиак ̶ водород ̶ воздух с числом Рейнольдса Re = 1000, 600 и коэффициентом избытка топлива φ = 0,92; 1,00 соответственно. С использованием метода ПЛИФ для двух линий молекулы OH получена оценка поля температуры исследуемых режимов в отсутствие и при наличии электрического поля. Результаты визуализации свидетельствуют о том, что под действием слабого электрического поля верхняя часть фронта пламени метановоздушной смеси скругляется и отклоняется в сторону катода. Влияние слабого электрического поля на пламя аммиачно-водородно-воздушной смеси не вызывает существенных изменений формы фронта пламени, а также существенных отклонений к электродам. Оценка поля температуры свидетельствует о том, что в исследуемых режимах слабое электрическое поле не оказывает влияния на распределение температуры в продуктах горения

Проведены исследования стабилизации диффузионного факела газообразных углеводородов и смесей с добавлением водорода как при свободном истечении в атмосферу, так и при воздействии внешнего электрического поля. Получены вольт-амперные характеристики пламени, находящегося в электрическом поле, при различной объемной доле водорода. При наложении постоянного электрического поля наблюдалось изменение режима стабилизации. Рассмотрена связь высоты поднятия факела с критерием гомохронности. Установлено, что электрогидродинамическое воздействие на пламя имеет двойственный характер: помимо "ионного ветра" имеется другой механизм влияния электрического поля на пламя, связанный с наведением внешним полем объемного заряда на область реакций

Выполнены расчетные исследования изменения температуры многолетнемерзлых грунтов при различных внешних граничных условиях. При выполнении расчетов использованы результаты лабораторных исследований теплофизических характеристик грунтов в талом и мерзлом состояниях, а также результаты натурных измерений температур грунта в г. Норильске. При задании граничных условий расчетной модели на внешней поверхности грунта были учтены толщина снежного покрова и радиационный баланс. Получено изменение радиационного баланса в годовом цикле для климатических условий г. Норильска. Показано, что снижение влажности поверхностных слоев грунта проявляется в уменьшении влияния фазовых переходов на его теплоинерционные свойства, что приводит к увеличению толщины слоя грунта с годовыми колебаниями температуры, росту глубины его протаивания и уменьшению температуры грунта ниже зоны протаивания. Получены данные о распределении температуры по глубине многолетнемерзлых грунтов при различных граничных условиях в многолетнем цикле для климата г. Норильска