Главная – Журналы – Поиск по журналам

Исследуется влияние вторичных течений в виде парной спирально-вихревой структуры, образующейся при закручивании потока в кольцевом канале, на процессы теплообмена. Экспериментально и численно определены локальные и осредненные характеристики теплообмена в кольцевом канале при закручивании потока. Рассмотрен процесс формирования парной спирально-вихревой структуры, а также обусловленная ею неравномерность распределения числа Нуссельта. Полученные данные сопоставлены с известными расчетными зависимостями. Наибольшее различие между результатами численного моделирования и экспериментальными данными, отражающими распределение осредненной плотности теплового потока в кольцевом канале, не превышает 16 %. Установлено, что вторичные течения формируют сложную локальную картину теплообмена, которая не описывается существующими уравнениями для осредненного числа Нуссельта

Предложена нестационарная модель осаждения твердых частиц выбуренной породы в затрубном пространстве скважины с произвольной геометрией после прекращения циркуляции промывочной жидкости. Учитывается возможность образования пробок в затрубном пространстве. В качестве реологической модели жидкости рассматривается неньютоновская жидкость, описываемая степенным законом. Разработана численная схема, позволяющая достаточно быстро и эффективно решать уравнения движения. Приведены примеры моделирования осаждения твердых частиц и образования постели в прямолинейной наклонной и J-образной скважине. Разработанный на основе предложенной модели код позволяет определить распределения толщины и скорости постели, плотности суспензии - параметров, которые могут быть использованы для оценки возможности очистки скважины с возобновлением циркуляции жидкости

Представлены экспериментальные данные о взаимодействии слабых ударных волн с острой передней кромкой плоской пластины и головным скачком при числе Маха M = 2,5. Измерения выполнены термоанемометром постоянного сопротивления. В набегающем потоке, в течении над моделью и пограничном слое определены пространственные распределения среднего массового расхода и его пульсаций под действием N-волны. Проведен спектральный и статистический анализ полученных данных. Результаты экспериментов показывают, что при прохождении N-волны через головную ударную волну происходит уменьшение ее амплитуды в течении над пластиной. Статистические распределения пульсационного сигнала в окрестности фронтов N-волны существенно отклоняются от нормального распределения. Вне N-волны распределение плотности вероятности пульсационного сигнала является нормальным. Выполнены оценки углов распространения фронтов N-волны. Установлено, что передний фронт N-волны распространяется в набегающем потоке под углом, равным 24,9 ±0,5°, что соответствует результатам оптических измерений. Задний фронт N-волны распространяется под углом Маха

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