Главная – Журналы – Поиск по журналам

8 июня 2025 г. отмечается 100-летие со дня рождения академика Гурия Ивановича Марчука, который оставил яркое наследие в истории развития советской и российской математики. Гурий Иванович вошёл в науку в знаменательную эпоху появления и бурного развития первых поколений ЭВМ. За этим последовали высокопроизводительные вычислительные методы и технологии распараллеливания алгоритмов, математическое моделирование сложнейших процессов и явлений с решением междисциплинарных прямых и обратных задач, зарождение искусственного интеллекта с автоматизацией построения алгоритмов и взаимодействия человека с ЭВМ. И во все эти пионерские направления Г.И. Марчук смог внести весомый вклад. При этом методология его исследований оставалась всегда цельной, включающей и модели, и алгоритмы, и технологии, и решение больших практических задач.

Представлены результаты численного моделирования взаимодействия сверхзвукового пограничного слоя на плоской пластине с наклонной ударной волной, порожденной тонким клином, расположенным под прямым углом к поверхности пластины. Задача решалась с использованием объединения CFD-кода, основан-ного на решении RANS, с программным комплексом LOTRAN 3.0, базирующемся на е^N-методе. Выявлены особенности структуры течения с наличием зон первичного и вторичного отрыва. Показано, что индуциро-ванный ударной волной поперечный градиент давления приводит к развитию неустойчивости волн Толлмина -Шлихтинга и неустойчивости вихрей поперечного течения.

Блокировка подканала является одним из сценариев аварии в жидкометаллических быстрых реакторах. Чрезвычайно важно понимать термогидравлическое поведение потока вблизи блокировок. В работе исследуется влияние внешнего воздействия в виде колеблющейся струи на структуру течения за блокировкой в щелевом зазоре. Показано, что область влияния колеблющейся струи на структуру потока в щелевом зазоре ограничена. С помощью спектрального анализа установлено, что частота меандрирования и частота распространения вихревых структур в щелевом канале соответствуют числу Струхаля 0,143. Полученные результаты исследования в отсутствие внешнего воздействия хорошо согласуются с результатами других авторов.

Экспериментально исследован процесс нагрева жидкости (воды) греющим паром в пластинчатом теплообменнике. Измерены температуры и расходы теплоносителей и с применением уравнений теплового баланса и теплопередачи вычислены тепловой поток и коэффициент теплопередачи в зависимости от расхода нагреваемой воды. Предложены математические модели теплового числа единиц переноса и идеального вытеснения жидкости в гладких каналах и ячеечная модель структуры потока теплоносителя при использовании поверхностных интенсификаторов в виде проволочных вставок и объемных интенсификаторов в виде хаотичной насадки. Установлено удовлетворительное согласование расчетных и опытных данных. Экспериментальными и расчетными по математической модели методами показано, что применение поверхностных интенсификаторов при нагреве жидкости с повышенной вязкостью (индустриального масла) паром повышает коэффициент теплопередачи в 2,75 - 6 раз и тепловую эффективность в 2,4 - 3,2 раза, а при использовании оъемных интенсификаторов - в 15 - 20 раз и 2 - 3 раза соответвенно при нагреве горячей водой. Полученная математическая модель с учетом структуры потоков может применяться при проектировании или модернизации теплообменных аппаратов в различных отраслях промышленности и в энергетике.

Представлено описание двухуровневой модели синтеза покрытия на подложке с разделением физических процессов по пространственным масштабам. Модель соответствует лазерной технологии синтеза композита с формированием упрочняющих частиц in situ. Поле температуры описывается в макрозадаче. Изменение фазового состава моделируется на уровне реакционных ячеек в рамках теории реакционной диффузии. Квазистационарный режим синтеза является скорее исключением, чем правилом. Задачи связаны между собой. Показано, что динамика процесса для образцов разных размеров различна. Вывод о возможности протекания процесса в контролируемом квазистационарном режиме можно сделать только после предварительной оценки характерных масштабов и численного моделирования.

Теоретически исследуется задача о контролируемом понижении со временем свойств смачивания шероховатых поверхностей металлов, получаемых после лазерной абляции с помощью импульсно-периодического лазерного излучения. Эволюция краевого угла смачивания образцов, имеющих иерархическую структуру поверхности после лазерной обработки, обусловлена их хранением на открытом воздухе, что приводит к самопроизвольной адсорбции органической примеси. Рассматривается теория физической адсорбции/десорбции с обратимой квазихимической реакцией по линейному механизму, дополненная изотермой Гиббса и уравнением Юнга в точке контакта трех фаз. Проведен анализ влияния константы равновесия и содержания адсорбируемой примеси в окружающем воздухе на скорость перехода системы к равновесному состоянию. Используемый метод позволяет моделировать механизм перехода смачиваемости и рассчитывать эволюцию во времени краевого угла смачивания при адсорбции органических веществ на текстурированной поверхности металла.

Установлены принципы моделирования процесса шлакообразования в камере сгорания энергосиловых установок при использовании высокоэнергетических материалов - твердых и пастообразных топлив, который определяется процессами горения топлива, эволюции многофазного потока в камере сгорания и поведения шлаковых остатков на элементах конструкции. Показана последовательность использования характеристик этих процессов для описания шлакообразования. Приведена разработанная авторами модель эволюции многофазного потока. Эта модель является ключевым инструментом для описания процесса шлакообразования. Ее особенностями являются детальное описание превращений частиц крупной фракции конденсированных продуктов и учет взаимодействия конденсированной и газовой фаз потока. Модель базируется на использовании комбинированного подхода Эйлера - Лагранжа (Euler - Lagrange). Для валидации модели проведено экспериментальное исследование с использованием модельного двигателя на базе алюминизированного пастообразного топлива. Результаты исследования позволили сделать вывод об адекватности модели. Определены направления дальнейших работ для решения задачи моделирования рассматриваемого процесса при варьировании параметров состава и условий в камере сгорания.

Известно, что интенсификация теплоотдачи в трубах пассивным методом осуществляется путем воздействия на поток вставными интенсификаторами или изменением формы поверхности теплообмена. Представленная работа посвящена изучению процесса интенсификации с использованием сферических турбулизаторов, расположенных в горизонтальном канале из нержавеющей стали. Получены экспериментальные данные по интенсивности теплоотдачи и перепаду давления при циркуляции спирто-водяной смеси с концентрацией 30 % масс. при давлении в сосуде 0,03 - 0,04 МПа. Проведено сравнение эффективности сферических интенсификаторов и перепада давления на секции со сферическими интенсификаторами с эффективностью спиральных интенсификаторов и перепадом давления на секции со спиральными интенсификаторами при аналогичных режимных параметрах. Показано, что эффективность сферических интенсификаторов соразмерна с эффективностью спиральных интенсификаторов при существенно меньших перепадах давления.

Статья посвящена исследованию бесконтактного измерения температуры и излучательной способности. Существует множество параметров, от которых зависит излучательная способность: температура, длина волны, состояние поверхности и т.д. При бесконтактных измерениях излучательной способности тел, где последняя зависит от длины волны, приближения серого тела недостаточно. В работе представлен гибридный метод, позволяющий свести многомерную минимизацию к одномерной для расчета коэффициентов разложения излучательной способности. Рассмотрены модели серого тела, линейная и квадратичная модели излучательной способности. С увеличением числа коэффициентов полиномиального разложения излучательной способности наблюдается увеличение числа решений. Предлагается подход к выбору правильного решения. Представлены новые возможности по ограничению увеличения числа параметров модели полиномиального разложения излучательной способности, связанные с увеличением относительной погрешности каждого параметра и использованием критерия Акаике.

Методом просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения с погрешностью 0,5 - 0,8 % проведены измерения плотности интерметаллидов CeAl₂ и NdAl₂ в интервале температур 1550 - 1930 K твердого и жидкого состояний. Получены аппроксимационные зависимости для плотности расплавов исследованных сплавов, определены изменения плотности при плавлении - кристаллизации. Выполнена эмпирическая оценка плотности расплавов ряда других интерметаллидов LnAl₂ лантаноидов цериевой подгруппы.