Исследование плоскопараллельного
движения частиц несжимаемой среды
сводится к исследованию гамильтоновой
системы. Функцией Гамильтона является
функция тока. Функция Гамильтона,
периодически зависящая от времени,
описывает периодический во времени
процесс перемешивания несжимаемой среды
в области. Перемешивание среды
связывается с динамическим хаосом.
Переход к динамическому хаосу изучается
на основе анализа положения лагранжевых
частиц в моменты времени, кратные
периоду, — точек последования Пуанкаре.
Множество точек последования Пуанкаре
исследуется с помощью отображения
Пуанкаре на фазовом потоке. Предлагается
конструктивный метод построения
отображений в параметрическом виде.
Отображение строится в виде ряда по
малому параметру. Показан ряд
преимуществ параметрического метода по
сравнению с методом производящих
функций. Развитый метод применяется при
исследовании движения частиц несжимаемой
вязкой жидкости в слое между двумя
круговыми цилиндрами. Внешний цилиндр
неподвижен, а внутренний вращается
относительно точки, не совпадающей с
центрами обоих цилиндров. Найден
оптимальный режим движения, при котором
площадь области хаотизации максимальна.
Д. В. Воронин, Г. Н. Санкин, В. С. Тесленко, Р. Меттин*, В. Лаутерборн*
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск *Drittes Physikalisches Institut, Universit?t G?ttingen, 37073 G?ttingen, Germany
Страницы: 22-32
Теоретически и экспериментально
исследован процесс волнового
взаимодействия пузырьков в кавитационном
кластере. Обнаружено, что на ранней
стадии формирования пузырькового
кластера образуются две группы пузырьков
с различными фазами колебаний и временем
коллапса. Показано, что мелкие пузырьки,
аккумулирующие энергию в первоначальной
импульсной акустической волне,
коллапсируют в поле внутреннего
положительного давления кластера.
Методом численного моделирования
определена и экспериментально
зарегистрирована вторичная волна сжатия,
генерируемая инерционным расширением
крупных пузырьков, амплитуда которой
сравнима с амплитудой первоначального
импульса. При импульсном сжатии в
кластере обнаружено сокращение периода
колебания и усиление коллапса
микропузырьков.
Исследованы групповые свойства уравнений
вариационной задачи о нахождении
непрерывного закона распределения
скорости вдува жидкости в несжимаемый
ламинарный пограничный слой в плоском
случае, обеспечивающего минимальное
значение силы трения, действующей на
обтекаемый профиль. Показано, что
скорость оптимального вдува на клине при
x=0 конечна.
Рассмотрена нелинейная задача о движении
твердой сферы вблизи свободной
поверхности бесконечно глубокой
жидкости. Для случая движения с
постоянным ускорением из состояния покоя
решение ищется в виде ряда по целым
степеням времени. Найдены коэффициенты
разложения до четвертой степени
включительно для формы свободной
поверхности и силы, действующей на
сферу. Проведено сравнение решений
задачи для линейных и нелинейных условий
на свободной границе.
Исследована устойчивость течения
неоднородно нагретой жидкости,
возникающего в наклонном слое под
действием силы тяжести и продольных
вибраций конечной частоты. Методом Флоке
проведен анализ линеаризованных
уравнений конвекции в приближении
Буссинеска. Изучена устойчивость течения
по отношению к плоским, спиральным и
пространственным возмущениям. Показано,
что при конечных частотах имеются
области параметрической неустойчивости,
обусловленные плоскими возмущениями. В
зависимости от амплитуды и частоты
вибрации могут как стабилизировать
неустойчивое основное состояние, так и
дестабилизировать течение жидкости. В
случае спиральных возмущений граница
устойчивости не зависит от амплитуды и
частоты вибраций.
На основе трехмерных уравнений конвективного тепломассопереноса проведено численное моделирование процессов горения высокозольного пылеугольного топлива в областях реальной геометрии (топочная камера ПК-39 Аксуйской ГРЭС). Даны распределения температуры и концентраций NOx по высоте топочной камеры. Приведено сравнение результатов расчета и экспериментальных данных, полученных на ГРЭС. Анализ показывает, что результаты моделирования и эксперимента находятся в хорошем соответствии, а распределение окислов азота по длине факела и уровень их выброса в атмосферу близки к промышленным.
Статья носит обобщающий характер и подводит некоторый итог циклу исследований, посвященных разработке дуговых генераторов пароводяной плазмы. Дан критический анализ различных конструкций плазмотронов, предназначенных для получения пароводяной плазмы, и их возможностей. Основной упор делается на плазмотроны, в которых пространственная стабилизация электрической дуги осуществляется с помощью парового вихря. Подробно обсуждаются условия работы этих плазмотронов и предлагаются пути их реализации.
Рассмотрены результаты экспериментальных исследований температурных полей и джоулева нагрева в полых катодах вакуумных плазмотронов. С использованием решения двухмерной обратной тепловой задачи получены характеристики тепловых полей на внутренней поверхности полого катода. Показано, что джоулев нагрев катодов можно не учитывать при толщине катодов δ > 2·10-3 м и токах разряда (I/d1) < 104 А/м. Установлена роль процессов переизлучения и давления плазмы в полости катода при формировании градиента параметров по длине катода.
А.С. Аньшаков, А.Н. Быков*, А.Н. Тимошевский*, Э.К. Урбах
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН *Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, Новосибирск
Страницы: 623-632
Экспериментально исследованы аэродинамика потока в полости цилиндрического электрода дугового плазмотрона и его эрозия. Установлены особенности в поведении эрозии от тока дуги. Получены критериальные соотношения для обеспечения максимальной работоспособности электрода.
Г.И. Змиевская, Т.В. Левченко*, Т.К. Соболева**
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва *ВНИЦ ГеоСистем, Москва **Институт ядерного синтеза РНЦ “Курчатовский институт”, Москва
Страницы: 633-646
Приводятся результаты численного моделирования экранирующего эффекта от заряженных пылевых частиц, формирующихся перед электродом в результате его распыления потоком плазмы. Решаются последовательно две задачи: расчет параметров плазмы дивертора термоядерного реактора и моделирование распределения зародышей конденсирующейся в виде капель жидкой фазы из паров материала электрода. Используется гидродинамический одномерный код TDF, позволяющий рассчитать параметры плазмы: температуру, плотность, потоки тепла и частиц вдоль потока плазмы, который направлен вдоль магнитных силовых линий, с учетом электронной теплопроводности, ионизации, перезарядки, возбуждения атомов и рекомбинации плазмы. Учтено наличие нейтрального компонента плазмы, появляющейся в результате рекомбинации плазмы на поверхности, и заряженных капель металла. Параметры плазмы, полученные в TDF, служат исходными данными для кинетического кода TAG, представляющего собой стохастическую модель неравновесной флуктуационной стадии конденсации паров металла, в течение которой формируется распределение зародышей жидкой фазы по размерам.
