Построен новый класс точных решений,
обладающих функциональным произволом и
описывающих пространственные движения
политропного газа, на основе
инвариантных подмоделей ранга 2
эволюционного типа. В полученных
решениях скорость является линейной
функцией части пространственных
координат. Решения описывают как
непрерывный разлет газа, так и движения
с коллапсом плотности в конечный момент
времени.
Теоретически и экспериментально
исследованы гидродинамические нагрузки,
действующие на горизонтально
расположенные цилиндры с поперечным
сечением в виде ромба и квадрата,
совершающие гармонические колебания в
линейно стратифицированной жидкости.
Аналитическое решение получено с помощью
соотношений аффинного подобия.
Экспериментальная оценка коэффициентов
гидродинамических сил проведена на
основе записей затухающих колебаний
цилиндров с помощью преобразования Фурье
в частотно-временной области. Показано,
что для контуров в виде многоугольников
при совпадении углов наклона сторон с
углом наклона вектора групповой скорости
внутренних волн имеет место резкое
изменение гидродинамических нагрузок.
Поставлена краевая задача определения
волнового движения, вызванного
распространением гравитационной волны на
свободной поверхности слоя двухфазной
среды. Задача решена аналитически в
линейном приближении. Определены форма
свободной поверхности, фазовая скорость,
частота и декремент затухания волны.
Приведен пример решения задачи.
На основе численного моделирования
нестационарных процессов изучается
взаимодействие ударной волны с
неподвижным комбинированным разрывом,
разделяющим две двухкомпонентные смеси с
различными начальными объемными
концентрациями. Для численных расчетов
применялись модифицированный метод
``крупных частиц'' и высокоточная
разностная схема класса TVD,
адаптированная к расчету двухфазных
течений. Показано, что параметры потока,
определенные по аналитическим
зависимостям и полученные на основе
численных расчетов при больших временах
протекания процесса, совпадают. При
взаимодействии ударной волны с
комбинированным разрывом тип проходящей
или отраженной ударной волны может
совпадать или отличаться от типа
падающей. Подтверждена возможность
существования перепада давления на
границе комбинированного разрыва, ранее
предсказанная аналитически.
Г. А. Руев, А. В. Федоров, В. М. Фомин*
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, 630008 Новосибирск *Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск
Страницы: 47-57
Построены асимптотические решения задачи
о структуре ударной волны в смесях газов
с сильно различающимися массами молекул.
Описан эффект возникновения плато на
профиле плотности легкого компонента и
немонотонности профиля температуры
тяжелого компонента. На основе сравнения
с расчетами по полной модели определена
область применимости асимптотических
решений.
Экспериментально исследована устойчивость структуры эмульсии, образованной каплями масла, взвешенными в равноплотном спиртово-водном растворе, при воздействии на нее локального теплового импульса. Устойчивость структуры эмульсии, характеризуемой распределением счетной концентрации капель по объему среды, рассматривалась на отрезке времени, где взаимодействием (взаимным притяжением) капель при заданной их начальной объемной концентрации можно пренебречь. В результате проведенных исследований определено условие, согласно которому структура эмульсии устойчива, если произведение количества тепла, сообщаемого среде локальным тепловым импульсом, на его продолжительность не превышает некоторой постоянной для данной жидкости величины.
На основе термодинамического анализа предложен способ, позволяющий уточнить форму уравнений состояния. Данное утверждение проверено на примере нескольких уравнений состояния, в том числе уравнений Ван дер Ваальса и Редлиха ѕ Квонга. Полученные "модернизированные" уравнения состояния позволяют существенно лучше описывать поведение реального флюида в широкой области состояний.
Для идеального газа, рассматриваемого в рамках континуальной математической модели, показано, что нередко величины, принимаемые в качестве плотности теплового потока, не соответствуют необходимым для такого статуса условиям. В связи с этим уточняется и корректируется процедура выбора величины в качестве плотности теплового потока. Соответственно скорректированы обычно принимаемые положения о движущих силах диффузии компонентов среды. Показано, что движущими силами диффузионного переноса масс молекулярных компонентов газа относительно движения среды со среднемассовой скоростью являются не градиенты их химических потенциалов или отношений химических потенциалов к температуре, а величины - Grad[(R/i)lnpi , где pi ѕ парциальное давление i-го молекулярного компонента газа, i) ѕ его мольная масса. Высказано предположение о существовании такой разновидности плотностей диффузионных потоков компонентов, которой соответствуют равные нулю онзагеровские коэффициенты взаимного влияния между тепловым и диффузионными потоками. Получены соотношения между коэффициентами многокомпонентной взаимной диффузии и термодиффузионными отношениями, соответствующие двум вариантам реализации предположения.
Разработан многоканальный генератор высоковольтных импульсов для визуализации и измерения скорости потока газа в газодинамических установках с помощью искрового разряда. Определены условия зажигания искрового разряда как в однородном, так и резко неоднородном поле. Получен двухимпульсный режим зажигания искрового разряда, позволяющий увеличить зону контролируемого потока газа в 2 - 3 раза. Определены минимальная амплитуда импульса напряжения для получения повторного искрового разряда и максимальный интервал времени, приемлемый для трассировки следа первичной искры. Дано описание практической реализации метода искрового трассирования в сверхзвуковой струе газа. Приведены результаты прямых измерений скорости в газодинамической установке кратковременного действия.
Экспериментально исследовалась зависимость электрических и излучательных характеристик низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа (ИРТТ) в парах ртути от условий горения разряда ѕ давления паров ртути в разрядной камере и мощности, вкладываемой в разряд. Получены зависимости распределения энергии по спектру излучения разряда в спектральном диапазоне 250 - 600 нм и вольт-амперные характеристики в следующем диапазоне параметров разряда: мощность 2 - 100 кВт (удельная мощность 10 - 500 Вт/см), давление паров ртути 2 - 40 кПа. Выполнен анализ характеристик ИРТТ с применением П-образной каналовой модели осесимметричных термических дуг, и проведено сравнение с известными характеристиками дуговых ртутных разрядов. Показано, что зависимости электрических и излучательных характеристик ИРТТ от параметров горения разряда качественно совпадают с характеристиками дуговых ртутных разрядов.
