Главная – Журналы – Поиск по журналам

Проведено теоретическое исследование возможности существования вихревых пар соосно вращающихся винтовых нитей с циркуляцией в противоположных направлениях. Такие пары генерируются, например, вращающейся лопастью ротора при одинаковой интенсивности концевого и смещенного приосевого вихрей. Найдены условия, обеспечивающие равномерное вращение вихревой пары винтовых нитей, что необходимо для моделирования вихревых следов за лопастями роторов.

Представлены результаты экспериментальных исследований пространственной структуры течения и когерентных структур на начальном участке закрученных струй при числе Рейнольдса, равном 5000, и различной степени закрутки. Впервые выполнена количественная оценка вклада данных структур в интенсивность турбулентного переноса импульса и массы (примеси). Также для случая сильной закрутки с распадом вихревого ядра исследовано влияние когерентных структур на пульсации интенсивности локального тепловыделения вследствие деформаций фронта пламени при горении смеси метана и воздуха с коэффициентом избытка воздуха, равным 1,43.

Экспериментально исследуется закрученное течение в гидродинамической камере тангенциального типа со стационарными вихревыми структурами. Основное внимание уделено определению геометрических и кинематических параметров, необходимых для корректного описания винтовых вихрей, их пространственной структуры и, в частности, для проверки возможности теоретического описания предельного случая, когда вихрь становится неподвижным, т. е. частота его вращения (частота прецессии) становится равной нулю. Показано, что теория винтовых вихрей позволяет достаточно точно предсказывать условия возникновения их стационарных (неподвижных) состояний.

Представлены результаты экспериментального исследования смешения потоков жидкости с различной температурой в тройниковом соединении трубопроводов. В экспериментах использовались жидкости, физические свойства которых существенно различались. Получены распределения средней и пульсационной температур на поверхности стенки тройникового соединения, описана структура температурного поля в области смешения потоков холодной и горячей жидкостей.

В приближении тонкого слоя рассматривается задача о свободной жидкой пленке, ограниченной по вертикали твердыми стенками и находящейся под действием силы тяжести и термокапиллярных сил. Решение, при котором толщина пленки постоянна, а температура является линейной функцией продольной координаты, исследуется на устойчивость аналитически с помощью метода согласования асимптотических разложений и численно с помощью метода ортогонализации при различных значениях ускорения свободного падения. Полученные аналитически и численно результаты хорошо согласуются. Показано, что решение неустойчиво, но инкремент возмущений является малым даже в условиях земной гравитации.

В рамках гидравлической концепции сильно закрученного потока с циркуляционной зоной исследовано течение в трубе Ранка с квадратным сечением рабочего канала. С использованием экспериментальных данных установлено, что для течения в вихревой трубе выполняется гидравлическое условие кризиса течения: продольная скорость достигает значения, равного скорости распространения центробежных волн на границе вихря и циркуляционной зоны. Показано, что изменение температуры вдоль потока в основном происходит в области рабочего канала, в которой отношение продольной скорости на границе вихря к скорости распространения центробежных волн колеблется относительно значения, равного единице. Сделано предположение о наличии ранее неизвестного механизма энергетического разделения, обусловленного наличием гидравлических прыжков при развитии внутренних волн в трубе Ранка.

Представлены результаты численного моделирования инжекции жидкого диоксида серы в пористый пласт, сопровождающейся образованием газогидрата диоксида серы. Рассмотрен случай, когда пласт изначально насыщен метаном и водой, имеет конечную протяженность и непроницаемую внешнюю границу. Показано, что на начальном этапе в зависимости от проницаемости пористой среды и давления процесс вытеснения метана из пласта может либо сопровождаться образованием газогидрата метана, либо происходить без его образования. Установлено, что с течением времени термодинамические условия в области фильтрации метана становятся близкими к условиям образования его газогидрата.

Рассматривается задача о рассеивании волн на толстом препятствии c прямоугольным поперечным сечением, вертикально расположенном на дне водоема конечной глубины при наличии ледяного покрова. Ледяной покров моделируется однородной тонкой упругой пластиной. Задача сведена к решению сингулярных интегральных уравнений первого рода. Интегральные уравнения решены с использованием аппроксимаций Галеркина полиномами, умноженными на весовые функции, учитывающие характер течения в окрестности препятствия. Определены зависимости коэффициентов отражения и пропускания от волнового числа при различных значениях параметров задачи. Установлено, что толщина препятствия оказывает существенное влияние на характер течения, поэтому при моделировании волнорезов необходимо учитывать их толщину.

Приводятся результаты экспериментального и численного исследования характера течения со свободной поверхностью в жидкометаллической мишени без окон, являющейся основной частью ускоряемых систем. Эксперименты выполнены с использованием замк\-ну\-того цикла для жидкого галлия, численное моделирование проведено с помощью пакета ANSYS CFX на основе трехмерной модели мишени. Рабочие параметры мишени измерялись в эксперименте и затем использовались в краевых условиях при численном моделировании. Показано, что определенная при численном моделировании высота, на которой расположена свободная поверхность, соответствует экспериментальным данным. С увеличением скорости входного потока и уменьшением давления на выходе высота, на которой расположена свободная поверхность, уменьшается. В результате численного моделирования установлено, что ниже выходного отверстия внутренней трубки мишени образуются зоны стагнации, представляющие собой большие вихри, и области обратного течения.

Для уравнений движения жидкости в приближении Обербека - Буссинеска, в которых вязкость и температуропроводность малы, рассчитаны стационарные осесимметричные режимы течений жидкости в термогравитационном пограничном слое вблизи свободной поверхности при неравномерном распределении температуры на этой границе. С учетом термокапиллярного эффекта показано, что в результате бифуркации при локальном охлаждении свободной поверхности в пограничном слое могут возникать режимы течений неоднородной жидкости с вращением, тогда как вне этого слоя вращение отсутствует.