С использованием новых экспериментальных данных исследовано распространение ударной волны в слое водной пены и проведена визуализация динамики водосодержания в пене под воздействием этой волны. Разработана математическая модель, описывающая поведение пены как неньютоновской жидкости. В модели учитываются эффективная вязкость Гершеля - Балкли, межфазные теплообменные процессы в рамках модели Ранца - Маршалла и уравнения состояния, описывающие термодинамические свойства компонентов водной пены. Модель численно реализована в разработанном решателе в пакете OpenFOAM. Проанализировано влияние водной пены на эволюцию ударной волны.
Получено модифицированное уравнение Рэлея - Ламба, учитывающее радиальные колебания покрытой вязкоупругой оболочкой капли жидкости, в центре которой находится пузырек газа и которая помещена в вязкоупругую среду. Для случая малых колебаний включения решена задача о теплообмене между газом, жидкой фазой, вязкоупругой оболочкой и несущей жидкостью. Выведено дисперсионное уравнение для пузырьковой среды. Исследовано влияние оболочки включений, вязкоупругости несущей фазы на динамику акустических волн. Проведено сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными.
А.А. Губайдуллин1,2, О.Ю. Болдырева1 1Тюменский Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Тюмень, 625026, Россия A.A.Gubaidullin@yandex.ru 2Тюменский государственный университет, Тюмень, 625003, Россия
Ключевые слова: пористая среда, газовый гидрат, волны, отражение, porous medium, gas hydrate, waves, reflection
Страницы: 31-38
Проведено моделирование распространения гармонических и импульсных волн в слоистой пористой среде, один из слоев которой содержит газовый гидрат. Показано, что полученная волновая картина позволяет прогнозировать наличие гидрата в слое и его толщину, если при этом выполнены термобарические условия существования газового гидрата.
Ш.В. Сандуляну1,2 1Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН, Москва, 119526, Россия shtefan.sanduleanu@gmail.com 2Московский физико-технический институт, Долгопрудный, 141701, Россия
Ключевые слова: вязкое взаимодействие пузырьков, функция тока Стокса, осевая симметрия, viscous interaction of bubbles, Stokes stream function, axial symmetry
Страницы: 39-45
Рассматривается взаимодействие двух сферических пузырьков с переменными радиусами при движении в вязкой жидкости вдоль линии, соединяющей их центры. Функция тока, удовлетворяющая уравнению Стокса, найдена в бисферических координатах в виде ряда по полиномам Гегенбауэра. Выражения для вязких сил, действующих на сферы, представлены в виде бесконечных рядов. Вблизи зоны контакта пузырьков получены асимптотические выражения для этих сил.
А. Немати, Х. Саффари, Б. З. Вамерзани, Р. Азизи, С. М. Хоссейналипур, Х. Мири
Иранский университет наук и технологий, Тегеран, Иран nemati.arash.92@gmail.com
Ключевые слова: неустойчивость вязкостного пальцеобразования, закон Дарси для двухфазной жидкости, пористая среда, поток смешивающихся жидкостей, viscous fingering instability, two-phase Darcy's law, porous media, miscible flow displacement
Страницы: 46-53
С использованием закона Дарси для двухфазной жидкости и уравнения переноса численно исследуется неустойчивость процесса пальцеобразования в смешивающихся жидкостях. Изучено влияние отношения вязкости вытесняемой жидкости к вязкости вытесняющей жидкости, а также анизотропии и пористости среды на процесс пальцеобразования. Исследуется структура пальцев, а также процессы их расщепления и распространения. С использованием алгоритма обработки изображений получена оценка таких параметров неустойчивости, как время проникания (замещения), эффективность проникания, фрактальная размерность. Установлено, что с увеличением отношения вязкостей жидкостей увеличивается сложность структуры пальцев, уменьшаются эффективность и время проникания вытесняющей жидкости. Показано, что увеличение проницаемости в направлении, перпендикулярном направлению потока, приводит к интенсификации процесса неустойчивости и увеличению фрактальной размерности. При высокой проницаемости в направлении, перпендикулярном направлению потока, изменение пористости практически не оказывает влияния на процесс вязкостного пальцеобразования.
Приводятся результаты экспериментального исследования нормального соударения цилиндрических ударников с морским льдом. Анализируется динамика развития волновых процессов в толще соленой ледяной преграды и поведение сил сопротивления прониканию ударников при различных значениях скорости соударения. Рассматривается возможность использования индукционных сечений для фиксации во времени положения ударников в преграде в диапазоне начальных значений скоростей $800\div1500$ м/с. С использованием метода импульсного рентгенографирования получены диаграммы движения (зависимость глубины от времени) и размеры образующихся каверн.
Предложен способ уменьшения характерного времени действия импульса, создаваемого взрывомагнитными генераторами. Проведен эксперимент, результаты которого подтверждают возможность реализации такого способа на практике.
И. Кудинов, А.В. Еремин, Р.М. Клеблеев, В.К. Ткачев
Самарский государственный технический университет, Самара, 443100, Россия igor-kudinov@bk.ru
Ключевые слова: теплообмен в движущейся жидкости, переменные граничные условия, диссипация энергии, дополнительная искомая функция, дополнительные граничные условия, интегральный метод теплового баланса, heat transfer in moving fluid, variable boundary conditions, energy dissipation, additional new function, additional boundary conditions, heat balance integral method
Страницы: 67-76
C использованием дополнительной искомой функции и дополнительных граничных условий в интегральном методе теплового баланса и с учетом диссипации энергии при изменяющемся по продольной координате граничном условии первого рода получено приближенное аналитическое решение задачи о теплообмене для движущейся в цилиндрическом канале жидкости. Показано, что применение дополнительной искомой функции, определяющей изменение температуры по продольной переменной в центре канала, позволяет свести решение уравнения в частных производных к интегрированию обыкновенного дифференциального уравнения. Дополнительные граничные условия найдены таким образом, чтобы при их выполнении для искомого решения удовлетворялось дифференциальное уравнение в граничных точках.
Проведено моделирование одностадийного синтеза композитных наночастиц диоксида титана и диоксида кремния в рабочей зоне плазмохимического реактора с использованием хлоридного метода, основанного на совместном окислении тетрахлоридов титана и кремния при предварительном смешении реагентов путем барботажа. В рамках разработанной модели получены данные о размере ядер композитных частиц, толщине оболочки и количестве частиц, покрытых и не покрытых оболочкой.
А. Хан1, Е.К. Спиридонов1, Д. Ф. Хабарова1, Х. Санаулла2, А. Бахадар3, М. Звави3, М. Алгарни3, Б. Фелембан4 1Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, 454080, Россия drafrasyabkhan7@gmail.com 2Университет Тон Дук Тханг, Хошимин, Вьетнам khairuddin.sanaullah@tdtu.edu.vn 3Университет короля Абдулазиза, Рабиг, 21911, Саудовская Аравия absali@kau.edu.sa 4Таифский университет, Таиф, Саудовская Аравия b.felemban@tu.edu.sa
Ключевые слова: литье, гидродинамика, пузырьки, струя, подводящая трубка, casting, hydrodynamics, bubbles, jets, downcomer
Страницы: 84-95
Приводятся результаты маломасштабного эксперимента, в котором исследуются основные характеристики двухфазного (воздух - вода) течения, имеющего место в производственном процессе непрерывного литья. Жидкость и газ подавались в подводящую трубку через кольцеобразную насадку. Жидкость в виде пленки стекала по стенке подводящей трубки в двухфазную (воздух - вода) среду, содержащую пузырьки. Показано, что характеристики течения (содержание газа, горизонтальная скорость струи и др.), определенные с использованием модели дрейфа потока, согласуются с экспериментальными данными. Исследована зависимость угла наклона истекающей из сопла струи от глубины погружения сопла в жидкость и скорости движения жидкости в подводящей трубке.