|
|
|
Главная – Журналы – Прикладная механика и техническая физика / Journal of Applied Mechanics and Technical Physics 2010 номер ...
2010 год, номер 5
|
Н. Н. Пилюгин1, В. С. Хлебников2
1 Научно-исследовательский институт механики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, pilyugin@yandex.ru
2 Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского
Ключевые слова: сверхзвуковое обтекание, числа Маха и Рейнольдса, перестройка течения, аэродинамические характеристики, система груз - тормозное устройство, парашют
Страницы: 5-16
Аннотация >>
Проведен анализ аэродинамических проблем, возникающих при проектировании и создании тормозных систем для спускаемых аппаратов. Изучены аэродинамические явления и закономерности, имеющие место при сверхзвуковом обтекании пар тел различной формы. Результаты исследования могут быть использованы при решении практических задач (отработка экспериментов, проектирование и разработка различных видов тормозных систем для спускаемых аппаратов при сверхзвуковом движении в атмосфере).
|
|
А. В. Кашеваров
Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, kash@dept.aerocentr.msk.su
Ключевые слова: электрический зонд, вольт-амперная характеристика, столкновительная плазма, химические реакции
Страницы: 17-24
Аннотация >>
Рассмотрен сферический зонд Ленгмюра в неподвижной слабоионизованной столкновительной плазме, состоящей из нейтральных молекул, положительных ионов и электронов, причем последние появляются в результате ионизации атомов присадки. В предположении, что плазма является изотермической, численно исследовано влияние реакции ионизации присадки и рекомбинации заряженных частиц на вольт-амперную характеристику зонда. Зондовые характеристики представлены в виде графиков в широком диапазоне значений отношения дебаевского радиуса к радиусу зонда при различных типах взаимодействия частиц с поверхностью.
|
|
В. М. Антонов1, Э. Л. Бояринцев2, Ю. П. Захаров3, А. В. Мелехов4, В. Г. Посух5, А. Г. Пономаренко6, И. Ф. Шайхисламов7
1 Институт лазерной физики СО РАН
2 Институт лазерной физики СО РАН
3 Институт лазерной физики СО РАН
4 Институт лазерной физики СО РАН
5 Институт лазерной физики СО РАН
6 Институт лазерной физики СО РАН
7 Институт лазерной физики СО РАН, ildars@ngs.ru
Ключевые слова: магнитосфера, магнитопауза, продольные токи, лазерная плазма
Страницы: 25-34
Аннотация >>
Приводятся результаты лабораторных экспериментов по обтеканию магнитного диполя лазерной плазмой, моделирующих экстремальное сжатие магнитосферы Земли плазмой, возникающей при сверхмощном корональном выбросе массы. Представлены данные по формированию искусственной магнитосферы, а также результаты исследования структуры пограничного слоя и зависимости размера магнитосферы от магнитного момента. Обнаружено, что при наличии проводящей оболочки диполя, моделирующей ионосферу, создаются условия для протекания в полярных областях интенсивных продольных токов. Установлено, что продольные токи оказывают слабое влияние на положение точки остановки плазмы и переходного слоя, но вносят существенный вклад в возмущение магнитного поля внутри магнитосферы.
|
|
С. В. Стебновский
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, stest@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: высоковязкие жидкости, импульсное нагружение, волокнистые структуры, дилатансия, вязкое разрушение
Страницы: 35-41
Аннотация >>
На основе анализа проведенных экспериментальных исследований показано, что определяющим механизмом слоистого разрушения высоковязкой текучей среды является сдвиговая неустойчивость ее структуры и "разбухание" расслаивающегося потока. Аналитически решена задача о сдвиговом течении высоковязкой жидкости в цилиндрическом канале. Полученные результаты согласуются с экспериментальными данными.
|
|
А. Ф. Курбацкий1, Л. И. Курбацкая2
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН Новосибирский государственный университет, kurbat@nsu.ru
2 Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, L.Kurbatskaya@ommgp.sscc.ru
Ключевые слова: термически устойчиво стратифицированный пограничный слой, струя низкого уровня, турбулентные потоки импульса и тепла, моделирование
Страницы: 42-51
Аннотация >>
С использованием усовершенствованной трехпараметрической модели турбулентности проведено исследование характеристик течения устойчиво стратифицированного пограничного слоя с образованием струи в его нижней части. Полученные результаты свидетельствуют о возрастании турбулентного числа Прандтля с увеличением термической устойчивости, что согласуется с результатами лабораторных экспериментов и данными натурных наблюдений в атмосфере. Показано также, что в области значений меньше максимального значения скорости струи градиентное число Ричардсона немонотонно изменяется с течением времени.
|
|
М. С. Дерябин1, Д. А. Касьянов2, В. И. Родченков3, Д. А. Сергеев4
1 Научно-исследовательский радиофизический институт
2 Научно-исследовательский радиофизический институт
3 Институт прикладной физики РАН
4 Институт прикладной физики РАН, daniil@hydro.appl.sci-nnov.ru
Ключевые слова: акустические течения, ультразвук, PIV-метод
Страницы: 52-58
Аннотация >>
В целях совершенствования техники скоростного выращивания солевых монокристаллов с использованием PIV-метода впервые проведено исследование процесса развития и структуры установившихся акустических течений в фокальной области сферического ультразвукового концентратора. Путем сопоставления результатов реологических и акустических измерений показано, что PIV-метод может эффективно применяться для экспресс-диагностики пространственно-неоднородного акустического поля.
|
|
Ю. Н. Григорьев1, И. В. Ершов2
1 Институт вычислительных технологий СО РАН, grigor@ict.nsc.ru
2 Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, i_ershov@ngs.ru
Ключевые слова: энергетическая теория, гидродинамическая устойчивость, сжимаемый газ, объемная вязкость, критическое число Рейнольдса
Страницы: 59-67
Аннотация >>
В рамках нелинейной энергетической теории устойчивости сжимаемых течений численно решена вариационная задача определения критического числа Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода. Для течения Куэтта сжимаемого газа методом коллокаций получены оценки устойчивости различных мод. Показано, что в реальном для двухатомных газов диапазоне отношений объемной вязкости к сдвиговой вязкости минимальные критические значения числа Рейнольдса достигаются на модах продольных возмущений. С ростом объемной вязкости в диапазоне эти значения возрастают, увеличиваясь в пределе приблизительно на 30%.
|
|
В. А. Шлычков
Новосибирский филиал Института водных и экологических проблем СО РАН, slav@ad-sbras.nsc.ru
Ключевые слова: численное моделирование, турбулентность, крупные вихри, конвекция, тепломассообмен, водоем, вечная мерзлота
Страницы: 68-76
Аннотация >>
Представлена математическая постановка задачи о термодинамическом взаимодействии водоема с переохлажденным дном и ледовым покровом на свободной поверхности. Моделирование турбулентных течений с когерентными структурами проведено на основе уравнений термогидродинамики в приближении Буссинеска, в которых выделены средние (однородные по горизонтали) и конвективные (крупные вихри) компоненты. Движения подсеточных масштабов описаны с помощью однопараметрической модели для кинетической энергии турбулентности. Обсуждаются вопросы применимости моделей разных классов для расчета вертикального теплообмена в глубоких водоемах над зонами вечной мерзлоты.
|
|
Е. В. Рожкова
Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта, rojkova-elena@mail.ru
Ключевые слова: рекуррентно-операторный метод, матрица постоянных коэффициентов
Страницы: 77-87
Аннотация >>
С использованием рекуррентно-операторного метода получено общее решение системы линеаризованных дифференциальных уравнений, описывающих процесс тепло- и массопереноса в твердеющем бетоне в нагревательной камере, которое содержит произвольные аналитические функции, определяемые из граничных и начальных условий.
|
|
В. Ш. Шагапов1, С. А. Гильманов2
1 Институт механики Уфимского научного центра РАН
2 Филиал Уфимского государственного авиационного технического университета в г. Стерлитамаке, salawatt@mail.ru
Ключевые слова: растекание, впитывание, закон Маннинга, безынерционное приближение, растительность
Страницы: 88-94
Аннотация >>
В квазиодномерном приближении построена полуэмпирическая теория растекания жидкости под действием силы тяжести, сопровождающегося впитыванием в грунт. Рассмотрены некоторые особенности растекания с учетом характера растительности. В предположении, что зависимость силы сопротивления от скорости растекания является линейной или квадратичной, система уравнений движения жидкости при наличии густой и редкой растительности сведена к одному нелинейному уравнению. Получены приближенные аналитические решения для источников, имеющих постоянную мощность. Проанализирована ситуация, когда растительность отсутствует и, следовательно, гидравлическое сопротивление поверхности определяется особенностями грунта.
|
|
Г. В. Кузнецов1, М. А. Шеремет2
1 Томский политехнический университет
2 Томский государственный университет, Michael-sher@yandex.ru
Ключевые слова: сопряженный теплоперенос, естественная конвекция, тепловыделяющий элемент с постоянной интенсивностью тепловыделения, ламинарный режим течения
Страницы: 95-110
Аннотация >>
Проведено математическое моделирование термогравитационной конвекции в замкнутой прямоугольной области с теплопроводными стенками конечной толщины при наличии тепловыделяющего элемента с постоянной интенсивностью тепловыделения, расположенного в основании области, в условиях конвективно-радиационного теплообмена на одной из внешних границ. Проанализировано влияние определяющих параметров (числа Грасгофа, относительной теплопроводности), а также нестационарности течения на локальные термогидродинамические характеристики (линии тока и поле температуры) и интегральный параметр (среднее число Нуссельта на внутренней поверхности твердых стенок). Проведено сравнение результатов, полученных для двух моделей источника тепла (с постоянной температурой и с постоянной интенсивностью тепловыделения).
|
|
Д. В. Георгиевский
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, georgiev@mech.math.msu.su
Ключевые слова: идеально жесткопластическое течение, задача Прандтля, асимптотические разложения, растекание, давление, цилиндрический слой
Страницы: 111-119
Аннотация >>
Найдено аналитическое решение задачи, моделирующей квазистатическое сжатие и растекание идеально жесткопластического (с критерием Мизеса - Генки) материала вдоль образующей в тонком цилиндрическом слое. Данная задача представляет собой обобщение классической задачи Прандтля. Малым асимптотическим параметром является отношение толщины слоя к его длине. Радиусы цилиндров могут иметь любой "промежуточный" порядок малости. Показано, что в случае, когда радиусы и толщина слоя имеют один порядок малости, решение является асимптотически точным, в том смысле что число членов рядов, описывающих кинематические и силовые параметры течения, конечно. Исследованы предельные переходы к классическому решению Прандтля.
|
|
И. Мухэймин1, Р. Кэндэзэми2
1 Университет Тун Хуссейн Онн, muh003@yahoo.com
2 Университет Тун Хуссейн Онн, future990@gmail.com
Ключевые слова: локальная неавтомодельность, химическая реакция, сила плавучести, магнитное поле и отсос на стенке клина
Страницы: 120-131
Аннотация >>
Исследован тепломассоперенос в случае свободной, вынужденной и смешанной конвекции при течении вдоль пористого клина в магнитном поле с учетом влияния химической реакции. С использованием метода Рунге - Кутты - Джилля, метода стрельбы и метода локальной неавтомодельности проведен анализ характеристик поля течения. Управляющие уравнения пограничного слоя записаны в безразмерной форме в соответствии с преобразованиями Фолкнер - Скэна. При учете силы плавучести, степенного закона температуры и концентрации, наличия отсоса (вдува) на стенке клина поле течения является локально-неавтомодельным. Выполнены численные расчеты до третьего порядка разложения по неавтомодельности при различных значениях безразмерных параметров. Исследовано влияние напряженности магнитного поля при наличии химической реакции с переменными температурой стенки и концентрацией на безразмерную скорость, температуру и концентрацию. Показано, что полученные результаты расчетов хорошо согласуются с известными данными.
|
|
Ю. И. Мещеряков1, Н. И. Жигачева2, А. К. Диваков3, И.П Макаревич4, Б. К. Барахтин5
1 Институт проблем машиноведения РАН
2 Институт проблем машиноведения РАН
3 Институт проблем машиноведения РАН
4 Институт проблем машиноведения РАН
5 Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей
Ключевые слова: ударная волна, структурно-неустойчивое состояние, энергообмен между мезо- и макроуровнями, дисперсия скорости, дефект скорости
Страницы: 132-146
Аннотация >>
В серии экспериментов по ударному нагружению меди М3 в условиях одноосной деформации исследованы условия перехода материала в структурно-неустойчивое состояние. Определена пороговая скорость деформации, при которой движение структурно-неустойчивой среды выходит на равновесный режим энергообмена между мезо- и макроуровнями - так называемый режим статистического равновесия Колмогорова. Вводятся понятия представительного объема и элементарного импульса энергообмена между мезо- и макроуровнями. Методами оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии выявлены условия визуализации полос локализованного сдвига и ротационных структур.
|
|
А. М. Колесников
Южный федеральный университет, Alexei.M.Kolesnikov@gmail.com
Ключевые слова: высокоэластичная оболочка, нелинейная теория оболочек, мембрана, контактная задача, взаимодействие жидкости и твердого тела
Страницы: 147-154
Аннотация >>
Исследуется задача о равновесии покоящейся на гладкой абсолютно твердой плоской поверхности сферической нелинейно-упругой оболочки, наполненной "тяжелой" жидкостью. Вес оболочки считается пренебрежимо малым по сравнению с весом заполняющей ее жидкости. Размер области контакта с опорной плоскостью является одной из неизвестных величин в задаче. В точной нелинейной постановке получены уравнения равновесия безмоментной оболочки. Численно исследованы напряжения и деформация оболочки, изготовленной из материала Муни - Ривлина. Проведено сравнение полученных результатов с результатами расчетов для случая раздувания сферической оболочки без учета веса наполняющей ее среды. Дана оценка влияния веса жидкости на деформацию и напряжения в оболочке.
|
|
Р. Кумар, Т. Кансал
Университет г. Курукшетра
rajneeshkuk@rediffmail.com, tarun1kansal@yahoo.co.in
Ключевые слова: распространение волн, изотропный материал, обобщенная термоупругая диффузия, вращение, фазовая скорость, коэффициент затухания
Страницы: 155-167
Аннотация >>
С использованием различных теорий термоупругости с учетом сил Кориолиса и центробежных сил исследуется влияние вращения на распространение волн Рэлея - Лэмба в однородной изотропной термоупругой пластине конечной толщины при наличии диффузии. Граничными условиями являются отсутствие напряжений, теплоизолированность, изотермичность и наличие химического потенциала. Предполагается, что пластина вращается вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости. Получены характеристические уравнения для симметричной и асимметричной мод колебаний пластины. С помощью характеристических уравнений вычисляются фазовые скорости и коэффициенты затухания различных мод волн. Численно найдены амплитуды смещений, температура и концентрация для симметричной и асимметричной мод колебаний пластины. Результаты расчетов представлены в виде графиков.
|
|
А. А. Шевырин1, М. С. Иванов2
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, shevr@itam.nsc.ru
2 Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН
Ключевые слова: разделение газовой смеси, дипольный потенциал, оптическая интерференционная решетка, метод прямого статистического моделирования Монте-Карло, динамика разреженного газа
Страницы: 168-176
Аннотация >>
C использованием лазерной интерференционной решетки нерезонансной частоты вычислен вклад баро- и термодиффузии при разделении смеси метана и гелия. Процесс разделения исследован методом прямого статистического моделирования течений разреженного газа, который может рассматриваться как численный метод стохастического решения уравнения Больцмана. Анализ результатов моделирования показал, что при разделении смеси газов с помощью оптического захвата наряду с селективным действием решетки существенное влияние оказывает бародиффузия, возникающая при оптическом излучении вследствие влияния пондеромоторных сил на компоненты смеси газов. Установлено, что влияние термодиффузии, вызванной нагревом смеси оптической решеткой, существенно только в периферийных областях решетки.
|
|
Б. Ф. Бояршинов1, С. Ю. Федоров2
1 Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН
2 Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, fedorov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: комбинационное рассеяние, спектр, лазер, струя, концентрация, примеси
Страницы: 177-184
Аннотация >>
Исследованы особенности использования оптических методов диагностики (метода спонтанного комбинационного рассеяния и метода когерентного антистоксова рассеяния света) для измерения концентраций газовой примеси, составляющих менее 0,1%. Для обработки экспериментальных данных проведено сравнение форм измеренного и расчетного спектров вращательного комбинационного рассеяния. Методика апробирована при измерении концентраций азота, кислорода и водорода в струях. В условиях проведенных опытов не зарегистрировано изменение соотношения концентраций кислорода и азота при диффузии воздуха в гелий и водород.
|
|
