Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Rambler's Top100

Rambler's Top100

Поиск по журналу

Прикладная механика и техническая физика

2014 год, номер 3

1.
Экспериментальное исследование ламинарно-турбулентного перехода на затупленном конусе

Е.А. Александрова1,2, А.В. Новиков1,2, С.В. Утюжников2,3, А.В. Федоров1,2
1Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, 140180 Жуковский
miptjane@gmail.com
2Московский физико-технический институт, 141700 Долгопрудный
AndrewNovikov@yandex.ru
3Университет г. Манчестера, M13 9PL Манчестер, Великобритания
s.utyuzhnikov@manchester.ac.uk
Ключевые слова: ламинарно-турбулентный переход, гиперзвуковые течения, затупленный конус, реверс ламинарно-турбулентного перехода, "парадокс затупленного тела", эксперимент
Страницы: 5-16

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования ламинарно-турбулентного перехода при гиперзвуковом обтекании конусов с различными радиусами затупления под нулевым углом атаки при числе Маха набегающего потока M = 6 в диапазоне значений единичного числа Рейнольдса Re∞, 1 = 5,79 · 106 ÷ 5,66 · 107 м-1. Изучены режимы обтекания, при которых возможно возникновение реверса ламинарно-турбулентного перехода (уменьшение длины ламинарного участка с увеличением радиуса затупления). С помощью люминесцентных покрытий получены распределения теплового потока по поверхности модели. С использованием полей теплового потока проведен анализ линий начала перехода в пограничном слое. Определено критическое число Рейнольдса Re∞, R ≈ 1,3 · 105, начиная с которого ламинарно-турбулентный переход существенно зависит от неконтролируемых возмущений, таких как шероховатость носка модели. При этом в закритических режимах в большинстве случаев линия начала перехода сдвигается к носку модели (реверс перехода). Проведено сравнение полученных результатов с известными результатами экспериментов.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


2.
Устойчивость вертикальной пленки жидкости с учетом эффекта Марангони и теплообмена с окружающей средой

О.А. Бурмистрова
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
oksanabur@mail.ru
Ключевые слова: жидкая пленка, свободная поверхность, малые возмущения, устойчивость решения, межфазный теплообмен, термокапиллярный эффект
Страницы: 17-25

Аннотация >>
Исследована устойчивость свободной вертикальной жидкой пленки при совместном воздействии силы тяжести и термокапиллярных сил. Для случая плоского стационарного течения с постоянной толщиной пленки найдено точное решение уравнений Навье - Стокса и теплопроводности. Показано, что, в случае если свободные поверхности пленки идеально теплоизолированы, расход жидкости через поперечное сечение слоя равен нулю. Установлено, что при учете теплообмена с окружающей средой для замыкания модели необходимо задавать расход жидкости и производную от температуры по продольной координате либо расход и толщину пленки. Исследована устойчивость решения с постоянной толщиной пленки при малых значениях волнового числа. Получено решение спектральной задачи для возмущений в виде затухающих колебаний.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


3.
Колебания кругового цилиндра, погруженного в жидкость с неоднородной верхней границей

И.В. Стурова
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
sturova@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: линейная теория волн, колебания погруженного цилиндра, неоднородная верхняя граница, метод мультипольных разложений, гидродинамическая нагрузка
Страницы: 26-36

Аннотация >>
Представлены результаты решения линейной задачи об установившихся колебаниях горизонтального цилиндра, погруженного в жидкость, верхняя граница которой частично закрыта твердой крышкой, при этом оставшаяся часть поверхности является свободной. Использованы методы мультиполей и разложения по собственным функциям. Выведены соотношения эквивалентности. Выполнены расчеты коэффициентов присоединенной массы и демпфирования, а также амплитуд волн на свободной поверхности жидкости.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


4.
Уравнения нелинейно-дисперсионной модели мелкой воды на вращающейся сфере и выполнение законов сохранения

З.И. Федотова, Г.С. Хакимзянов
Институт вычислительных технологий СО РАН, 630090 Новосибирск
zf@ict.nsc.ru
Ключевые слова: уравнения мелкой воды на сфере, поверхностные волны, нелинейно-дисперсионные уравнения, уравнения типа уравнений Буссинеска, закон сохранения энергии
Страницы: 37-50

Аннотация >>
Получены нелинейно-дисперсионные уравнения мелкой воды на сфере без использования предположения о потенциальности течения. Выведены уравнения типа уравнений Буссинеска для слабонелинейных волн над подвижным дном. Установлено, что для всех полученных нелинейно-дисперсионных уравнений на сфере имеет место баланс полной энергии.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


5.
Определение придонного давления при обтекании препятствия речным потоком

В.А. Шлычков
Новосибирский филиал Института водных и экологических проблем СО РАН, 630090 Новосибирск
slav@iwep.nsc.ru
Ключевые слова: речной водоток, обтекание препятствий, уравнения гидродинамики, несжимаемая жидкость, перепад давления, устойчивость донного грунта
Страницы: 51-55

Аннотация >>
С использованием двумерной системы уравнений несжимаемой жидкости, записанной для продольно-вертикальной плоскости, исследовано течение в естественных водотоках со свободной поверхностью. В рамках теории подобия с помощью разложения искомых переменных в степенные ряды заданной структуры задача сводится к последовательности обыкновенных дифференциальных уравнений, для которых получено аналитическое решение. Решение воспроизводит пространственную картину потока, обтекающего донную поверхность произвольной геометрии. Представлены результаты расчета поля давления вблизи подводного трубопровода, которое может использоваться при анализе устойчивости системы трубопровод - донный грунт в случае появления размывов.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


6.
Возникновение квазипериодических течений между двумя вращающимися проницаемыми цилиндрами

В.В. Колесов, М.Н. Романов
Южный федеральный университет, 344090 Ростов-на-Дону
kolesov@math.rsu.ru
Ключевые слова: проницаемые цилиндры, вторичное стационарное течение, азимутальные волны, устойчивость, бифуркации, амплитудная система, предельные циклы, квазипериодические течения
Страницы: 56-65

Аннотация >>
Исследуются течения вязкой несжимаемой жидкости между двумя бесконечными вращающимися проницаемыми концентрическими цилиндрами вблизи точки бифуркаций, в результате которых возникают вторичное стационарное течение и автоколебания с азимутальными волнами. Методами теории бифуркаций коразмерности два гидродинамических течений, обладающих цилиндрическими симметриями, найдены стационарные, периодические и квазипериодические режимы движения жидкости с двумя, тремя и четырьмя независимыми частотами.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


7.
Падение тела с плоским упругим дном на тонкий слой жидкости под малым углом

Л.А. Ткачева
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
tkacheva@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: удар, образование струй, нелинейные уравнения мелкой воды, отрыв жидкости от тела, упругая пластина, метод сращиваемых асимптотических разложений
Страницы: 66-81

Аннотация >>
C использованием нелинейных уравнений мелкой воды и метода сращиваемых асимптотических разложений в плоской постановке решена задача об ударе тела типа ящика с плоским упругим днищем по тонкому слою жидкости под малым углом. Установлено, что при некоторых значениях входных параметров задачи давление жидкости вблизи ребра тела становится меньше атмосферного, происходит отрыв жидкости от днища ящика. Выполнены расчеты, демонстрирующие влияние упругости днища и отрыва жидкости на движение тела. Показано, что наличие упругого днища приводит к существенному изменению распределения гидродинамического давления и может стать причиной более высоких, чем в случае жесткого тела, нагрузок.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


8.
Эволюция возмущений сферичности парового пузырька при его сверхсжатии

Р.И. Нигматулин1,2, А.А. Аганин3, М.А. Ильгамов4, Д.Ю. Топорков3
1Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, 117997 Москва
nigmar@ocean.ru
2Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 119991 Москва
3Институт механики и машиностроения РАН, 420111 Казань
aganin@kfti.knc.ru
4Институт механики им. Р. Р. Мавлютова РАН, 450054 Уфа
ilgamov@anrb.ru
Ключевые слова: динамика пузырька, устойчивость сферической формы, акустическая кавитация, коллапс пузырька
Страницы: 82-102

Аннотация >>
Рассматривается эволюция малых отклонений от сферической формы кавитационного пузырька в ходе его однократного сжатия в условиях экспериментов по акустической кавитации дейтерированного ацетона. Движение пара в пузырьке и окружающей жидкости определяется как суперпозиция сферической составляющей и ее несферического возмущения. При описании сферической составляющей учитываются нестационарная теплопроводность пара и жидкости, неравновесность испарения-конденсации на межфазной поверхности. В начале процесса сжатия пар в пузырьке считается идеальным газом с давлением, близким к однородному. При моделировании высокоскоростной стадии сжатия применяются реалистичные уравнения состояния. При описании несферической составляющей движения учитываются влияние вязкости жидкости, поверхностного натяжения, плотности пара в пузырьке и неоднородность его давления. Получены оценки амплитуды малых возмущений (в виде гармоник степени n = 2,3,… с длиной волны λ = 2πR/n, где R - радиус пузырька) сферической формы пузырька в ходе его сжатия до момента достижения в нем экстремальных значений давления, плотности и температуры. Эти результаты представляют интерес при исследовании явления пузырькового термояда, поскольку несферичность пузырька препятствует его сильному сжатию.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


9.
Экспериментальное определение границ области существования аномального конвективного течения в наклоняемом кубе

А.Н. Шарифулин1, А.Н. Полудницин2
1Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 614990 Пермь
albert.sharifulin@gmail.com
2Пермский государственный национальный исследовательский университет, 614990 Пермь
panam.48@mail.ru
Ключевые слова: аномальная конвекция воздуха, экспериментальное исследование, наклоняемая кубическая полость, бифуркации
Страницы: 103-112

Аннотация >>
Экспериментально исследованы бифуркации стационарной конвекции воздуха в подогреваемой снизу кубической полости при контролируемых отклонениях от равновесных условий подогрева вследствие медленного квазистационарного наклона полости на заданный угол α. Установлено, что в надкритическом диапазоне чисел Рэлея Ra при угле наклона полости, не превышающем 7º, возможно существование двух устойчивых стационарных режимов конвекции (нормального и аномального) с циркуляцией в противоположных направлениях. Исследованы трансформации распределения температуры в срединной (по отношению к плоскостям, в которых расположены теплообменники) плоскости при переходе от аномального режима течения к нормальному путем мгновенного поворота всей массы воздуха в полости вокруг вертикальной оси на угол от 90 до 135º. Показано, что такой поворот обусловлен превышением критического значения угла наклона полости αcr (Ra), определенного экспериментально для интервала чисел Рэлея 0 < Ra < 25 Racr , где Racr - критическое число Рэлея устойчивости состояния механического равновесия при подогреве снизу.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


10.
Метод молекулярной динамики в механике деформированного твердого тела

С.П. Киселев
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
kiselev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: метод молекулярной динамики, симплектические разностные схемы, закон сохранения энергии, ЕАМ- и МЕАМ-потенциалы, давление, температура, тензор напряжений, медь, молибден, разрушение, пластическая деформация
Страницы: 113-139

Аннотация >>
Проанализированы основные принципы метода молекулярной динамики. Рассмотрены симплектические разностные схемы для численного решения уравнений молекулярной динамики. Исследована устойчивость и даны оценки погрешностей в законе сохранения энергии, имеющих место при использовании данных схем. Путем осреднения по объему атомной системы выведены уравнения механики сплошных сред. С использованием вириального принципа и метода осреднения по объему получены выражения для тензора напряжений. Проанализированы принципы построения ЕАМ- и МЕАМ-потенциалов взаимодействия атомов в кристаллах. С использованием метода молекулярной динамики получено решение двух задач о разрушении композитов медь - молибден.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


11.
Построение обобщенных формул Чезаро для конечных плоских деформаций

Д.В. Георгиевский
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 119991 Москва
georgiev@mech.math.msu.su
Ключевые слова: кинематика, соотношения Коши, тензоры конечных деформаций, формулы Чезаро, инвариант, плоская деформация
Страницы: 140-145

Аннотация >>
Исследована задача нахождения вектора перемещений из системы нелинейных дифференциальных уравнений, в которую входят компоненты градиента перемещений. Выражения в правой части этой системы при определенных значениях параметров имеют кинематический смысл тензоров конечных деформаций Лагранжа и Эйлера. Задача заключается в построении обобщенных формул Чезаро при конечных деформациях. Процесс построения решения включает два этапа: алгебраический и дифференциальный, причем второй имеет место для пространства с размерностью, большей либо равной двум. Предложен алгоритм обращения исходной системы и проведены аналитические построения для случая двумерного пространства. Получено решение задачи на первом (алгебраическом) этапе, т. е. выведено точное аналитическое выражение компонент вектора перемещений через известный тензор конечных деформаций и неизвестную скалярную функцию, имеющую кинематический смысл поворота. Сформулированы необходимые условия существования такой зависимости.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


12.
Реконструкция неоднородных характеристик поперечно-неоднородного слоя при антиплоских колебаниях

А.О. Ватульян1, П.С. Углич2
1Южный федеральный университет, 344006 Ростов-на-Дону
vatulyan@math.rsu.ru
2Южный математический институт Владикавказского научного центра РАН, 362027 Владикавказ
puglich@inbox.ru
Ключевые слова: обратные коэффициентные задачи, слоистые структуры
Страницы: 146-153

Аннотация >>
Рассмотрены прямая и обратная задачи об антиплоских вынужденных колебаниях поперечно-неоднородного упругого слоя. Механические характеристики слоя (плотность и модуль сдвига) считаются функциями поперечной координаты. Предложена методика решения прямой задачи, основанная на использовании интегрального преобразования Фурье и решении краевой задачи методом пристрелки. Рассмотрена обратная задача об определении законов распределения механических параметров по известной информации о волновом поле на части верхней поверхности. Построены итерационные последовательности интегральных уравнений. Приведены результаты численных экспериментов, даны рекомендации по оптимальному выбору частоты колебаний и отрезка, на котором определяются перемещения.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


13.
Установившаяся ползучесть изгибаемых армированных металлокомпозитных пластин с учетом ослабленного сопротивления поперечному сдвигу. 1. Модель деформирования

А.П. Янковский
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
lab4nemir@rambler.ru
Ключевые слова: армированные металлокомпозиты, пластины, установившаяся ползучесть, теория Тимошенко
Страницы: 154-163

Аннотация >>
С использованием второго варианта теории Тимошенко в прямоугольной декартовой системе координат сформулирована задача деформирования армированных металлокомпозитных пластин с учетом их ослабленного сопротивления поперечному сдвигу в условиях установившейся ползучести. Рассмотрена аналогичная модельная задача осесимметричного изгиба армированных пластин в полярной системе координат.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


14.
Модель скачкообразного продвижения вершины трещины гидроразрыва при отсутствии фильтрации

В.М. Корнев, А.Г. Демешкин
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
kornev@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: хрупкое разрушение, необходимый критерий разрушения, трещина гидроразрыва, скачкообразное продвижение вершины трещины
Страницы: 164-173

Аннотация >>
Рассмотрено квазистатическое скачкообразное распространение трещины гидроразрыва в породе с регулярной структурой при отсутствии фильтрации. Предложено использовать диаграмму хрупкого разрушения, учитывающую давление жидкости гидроразрыва и горное давление. Построены кривые разрушения, которые описывают разрушение хрупкой породы, когда жидкость гидроразрыва частично заполняет трещину, и по которым предсказана возможность скачкообразного распространения трещины гидроразрыва, в случае если жидкость постепенно затекает в образовавшуюся трещину. Регулярность структуры разрушения хрупкой породы оценивается по результатам двух натурных экспериментов: критическому коэффициенту интенсивности напряжений и пределу прочности на растяжение горной породы. Проведены эксперименты по импульсному нагружению образцов, изготовленных из органического стекла, при скачкообразном распространении трещины по концентрическим дугам окружности. Показано, что результаты экспериментов согласуются с данными теории.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


15.
Неразрушающий метод оценки содержания углерода в стали

А. Бадиди Буда, Х. Бельхельфа, В. Джерир, Р. Халими
Центр научных исследований и технологий сварки и контроля, Черага, Алжир
a.badidi@csc.dz
Ключевые слова: углеродистая сталь, ультразвуковые волны
Страницы: 174-180

Аннотация >>
Предлагается экспериментальный метод оценки объемной доли углерода в стали с помощью ультразвука. Исследуется воздействие звуковых волн на образец, погруженный в резервуар с водой. Скорость продольных волн измерялась погруженным в воду частотным датчиком (5 МГц). Скорость поперечных волн измерялась контактным частотным преобразователем (4 MГц). Коэффициенты затухания ультразвуковых продольных и поперечных волн определялись по параметрам трех последовательных отраженных при прохождении образца волн. Приведены результаты исследований влияния термообработки на параметры ультразвуковых волн. Показано, что с помощью параметров ультразвуковых волн можно не только определить объемную долю углерода в стали, но и получить информацию о ее структуре и эластичности.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


16.
Влияние механических напряжений на магнитные характеристики трубной стали

Э.С. Горкунов1, С.М. Задворкин1, А.Н. Мушников1, С.В. Смирнов1, Е.И. Якушенко2
1Институт машиноведения УрО РАН, 620049 Екатеринбург
ges@imach.uran.ru
2Военно-морской политехнический институт, 196604 Санкт-Петербург
yakushenko@vmii.edu.ru
Ключевые слова: растяжение, сжатие, кручение, внутреннее давление, коэрцитивная сила, остаточная индукция, максимальная магнитная проницаемость
Страницы: 181-191

Аннотация >>
Исследовано влияние упругой деформации при растяжении (сжатии), кручении, нагружении внутренним давлением и их комбинировании на магнитные характеристики трубной стали марки 09Г2С. Установлено, что в случаях сжатия, кручения и воздействия внутреннего давления коэрцитивная сила, остаточная индукция и максимальная магнитная проницаемость однозначно зависят от напряжений. Показано, что под действием растягивающих напряжений напряженность прикладываемого магнитного поля, в котором магнитострикция становится отрицательной, уменьшается. Обнаружено, что при комбинировании растяжения (сжатия) с кручением действие касательных напряжений ослабляет влияние нормальных напряжений на магнитные характеристики, в случае комбинирования всех трех видов нагружения увеличение внутреннего давления приводит к росту коэрцитивной силы, уменьшению остаточной индукции и максимальной магнитной проницаемости. По результатам измерений построена зависимость интенсивности напряжений от коэрцитивной силы при различных значениях параметра Лодэ, определяющего вид напряженного состояния объекта.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


17.
Связанная модель формирования покрытия на подложке цилиндрической формы

С.А. Шанин1, А.Г. Князева1,2
1Томский политехнический университет, 634004 Томск
shanin_s@mail.ru
2Институт физики прочности и материаловедения, 634021 Томск
anna-knyazeva@mail.ru
Ключевые слова: осаждение покрытия, перекрестные эффекты, химические превращения, связанная модель
Страницы: 192-204

Аннотация >>
Предложена связанная модель формирования покрытия на поверхности детали цилиндрической формы при осаждении из плазмы, учитывающая явления термодиффузии, диффузионной теплопроводности, переноса массы под действием градиента напряжений и образования химических соединений. Скорость роста покрытия считается заданной функцией скоростей частиц и их концентрации вблизи поверхности растущего покрытия. Задача решается численно. Показано, что в процессе роста перекрестные диффузионные потоки, диффузионная теплопроводность и термодиффузия приводят к уменьшению ширины переходной зоны между подложкой и покрытием. Это влияние становится наиболее существенным в случае, если подложка обладает низкой теплопроводностью. Учет напряжений в системе покрытие - подложка, возникающих в процессе осаждения, приводит к изменению эффективных коэффициентов переноса и оказывает значительное влияние на результат моделирования распределения химических элементов и их соединений в покрытии.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину