Гидромеханика

Дано описание схемы решения задач гидроаэродинамики в свободно распространяемом прикладном пакете OpenFOAM. Отмечены некоторые особенности в случае моделирования обтекания цилиндрических профилей. Сделан краткий обзор используемых совместно с OpenFOAM свободно распространяемых препроцессоров. Приведены примеры решения задач моделирования обтекания профилей с применением описанных прикладных программных средств.

Рассматриваются методы получения заряженного жидко-капельного аэрозоля путём электродиспергирования заряженных капель и струй заряженной свободной поверхностью жидкости, ориентированные на аналитические расчеты осцилляции конечных объемов жидкости и капиллярного волнового движения на цилиндрической маловязкой жидкости.

В сборнике «Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ» опубликованы результаты научных исследований, а также методических и проектно-конструкторских разработок в области прикладных задач теоретической физики, математического моделирования физических процессов, ядерной физики, физики ядерных реакторов, исследований по термоядерному синтезу, электрофизики, физики ускорителей, приборов и техники эксперимента, физики лазеров, гидродинамики, реологии, физики горения и взрыва, физической химии, экологии, материаловедения, безопасности, средств защиты от несанкционированных действий, электроники, радиотехники, оптоэлектроники.

Издается с 1984г. В серии публикуются результаты научных работ по следующим разделам: физические свойства веществ при больших плотностях энергии; теория переноса излучения и вещества; теория многофазных сред и течений; отдельные физические проблемы атомной энергетики; квантовая теория элементарных процессов в плазме; общие вопросы теоретической физики. Публикуются как чисто теоретические работы из этих разделов, так и работы прикладного характера с доведением их до конкретных способов расчета и численных результатов или простых инженерных формул, пригодных для численной оценки рассматриваемых явлений. Главный редактор - Академик РАН Ю.А. Трутнев

На основе модификации метода обобщенных подстановок Коула-Хопфа строятся точные решения самосогласованной задачи динамики сжимаемой среды в собственном поле тяготения. Рассматриваются различные модели одномерного течения идеальной и вязкой самогравитирующей среды для общего вида начальных распределений ее плотности и скорости. Вычисляются интегралы движения и обобщенные подстановки Коула-Хопфа, позволяющие строить точные решения. Метод построения точных решений обобщается для идеальной среды в собственном поле тяготения на двумерные и трехмерные течения, обладающие цилиндрической и сферической симметриями. На основе построенных решений анализируются процессы формирования плотных объектов из пылевого облака с заданным начальным распределением плотности пыли вследствие неустойчивости Релея-Джинса для плоской и сферической симметрий. Вычисляется характерное время до образования сингулярности.

Рассматривается обтекание составной капли эмульсии однородным потоком вязкой жидкости. Учитывается гидродинамическое взаимодействие составных частей капли. Получены приближенные выражения для скорости и давления в каждой из составных частей капли.

Рассматривается распространение периодического гидродинамического возмущения в пористом пласте, когда движение жидкости подчиняется неравновесному закону фильтрации. Определен вклад модельных временных параметров в релаксационные процессы. Выявлено появление экстремумов амплитуд давления при прохождении границы областей с различными гидропроводностями через точку наблюдения.

Изучается дифференциальное уравнение Риккати, возникшее из системы уравнений Сен-Венана, описывающей движение воды в открытых руслах. Исследуемое уравнение сводится к линейному дифференциальному уравнению второго порядка, и затем применяются методы теории мультипликативного интеграла. Приведено качественное исследование поведения интегральных кривых. Численные методы подтверждают полученные результаты.

Рассматривается динамика двух дипольных частиц в вязкой жидкости в переменном внешнем магнитном поле. Получено численное решение системы уравнений движения частиц с учетом их магнитного и гидродинамического взаимодействия.

Рассматривается периодическое гидродинамическое возмущение в пористом пласте, когда движение жидкости подчиняется неравновесному закону фильтрации. Определен вклад временных параметров в релаксационные процессы. Отмечены экстремумы амплитуды давления при прохождении границы областей с различными гидропроводностями через точку наблюдения.

Экспериментально исследовано действие турбулентного потока на вдуваемую нормально низкоскоростную осесимметричную струю. Получены эмпирические зависимости, описывающие геометрию оси струи в поперечном воздушном потоке. Показано, что линии максимальной температуры и максимальной скорости не совпадают, при этом тепловая ось лежит ниже динамической. Получены эмпирические зависимости, описывающие геометрию динамического и теплового пограничного слоев струи в поперечном потоке.

Предложен механизм образования нанокластеров в объеме микротрещины поверхностного слоя металла в условиях кавитационного режима звукокапиллярного эффекта. Основу механизма составляет представление об электронном обмене между наночастицами посредством диссипативного туннелирования с последующим образованием диполей. Показано, что эффективный модуль Юнга наноструктурированной части поверхностного слоя определяется соотношением между темпом туннельных переходов и частотой ультразвуковой волны.

Теоретически исследован кавитационный механизм управления эффективным модулем Юнга поверхностного слоя металла с цепочкой микротрещин при наличии смазывающе-охлаждающих жидкостей с нанодобавками. Проведена модификация формулы Кенига для случая парного взаимодействия наночастиц с учетом дисперсии их характерного размера. Предложена одномерная модель поверхностного слоя металла с цепочкой микротрещин. Показано, что в случае достаточно плотной регулярной цепочки микротрещин эффективный модуль Юнга поверхностного слоя определяется в основном модулем Юнга материала наночастиц.

Работа посвящена моделированию медленного движения вязкоупругой жидкости со свободной поверхностью, реализующейся при входе полимерной жидкости в формующую насадку и выходе из нее. Движение жидкости описывается уравнениями сохранения массы, импульса и энергии, дополненными реологическим уравнением состояния среды Гиесекуза. На основе метода конечных элементов разработан устойчивый численный алгоритм решения задачи. Проведены численные исследования по определению формы выходной струи для различных режимов течения и формы насадки. Исследована картина распределения скорости жидкости, давления, напряжений и температуры при увеличении степени нагрева стенки насадки. Получены численные результаты зависимости эффекта разбухания полимера от параметров реологической модели и температурных факторов.

На основе метода дискретных вихрей разработана математическая модель, вычислительный алгоритм и компьютерная программа для расчета вихревых течений воздуха в щелевых неплотностях аспирационного укрытия, снабженных тонкими козырьками, произвольно расположенными в пространстве. Выявлены закономерности изменения характеристик отрывного течения при установке на входе в щелевую неплотность козырька. Производится сравнение полученных расчетных величин с экспериментальными данными и расчетами, выполненными другими методами. Обсуждается вопрос снижения энергоемкости аспирационных укрытий за счет использования эффекта отрыва струи.

Гетерогенная структура рассматривается как трехмерная периодическая структура, в которой выделяется ячейка в виде прямоугольного параллелепипеда (автономного блока) с вязким и сжимаемым неоднородным заполнением. Для автономного блока из решения краевых задач для уравнений Навье-Стокса определяется дескриптор в виде матрицы импеданса. Из условий теоремы Флоке для матрицы импеданса получено характеристическое уравнение определения комплексных постоянных распространения волн в периодической структуре.

В учебном пособии приведены способы решения большого класса задач. Сборник задач по гидравлике может использоваться в качестве учебного пособия для практических занятий по курсу гидравлики и являться дополнением к лекционному курсу.

В данной монографии рассматриваются аналитические решения для упрощенных моделей гидрофизики. Описаны новые классы аналитических решений стационарного движения однородной и неоднородной жидкости. Рассматриваются постоянные и переменные коэффициенты вертикального турбулентного обмена. Во всех случаях (движение в вертикальной плоскости, трехмерное течение, двухслойное течение) проводится оценка области, в которой решения для таких моделей ведут себя как решения для более простой модели Экмана, что позволяет уточнить область применимости последней.

Учебное пособие подготовлено на кафедре математического моделирования математического факультета Воронежского государственного университета.

О журнале Журнал «Вестник Томского государственного университета. Математика и механика» создан с целью развития фундаментальных и прикладных исследований в области математики и механики, получения и распространения передовых знаний и информации в данных областях, интеграции интеллектуального потенциала с ведущими российскими и зарубежными центрами высшего образования, науки и высоких технологий; поддержки и развития научных школ в области математики и механики

В методических указаниях представлена методика экспериментального определения коэффициентов местных сопротивлений и потерь напора. Представлены формулы для теоретического определения коэффициентов местных сопротивлений и потерь напора в трубопроводах

В методических указаниях представлена методика экспериментального определения коэффициента гидравлического трения при движении воздуха в круглой трубе. Приведены формулы для теоретического расчета коэффициента трения при ламинарном и турбулентном режимах движения в гидравлически «гладких» и «шероховатых» трубах.

В методических указаниях представлена методика экспериментального подтверждения закона Бернулли для потока реального газа, движущегося по трубопроводу переменного сечения. Приведены формулы для расчета весового, гидромеханического и гидродинамического давления при движении капельной жидкости по данному трубопроводу.

Журнал "Тонкие химические технологии" (прежнее название [2006-2014] "Вестник МИТХТ") выходит один раз в два месяца и публикует обзоры и статьи по актуальным проблемам химической технологии и смежных наук. Журнал основан в 2006 году. Учредителем журнала является Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (МИТХТ), ныне Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова. Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора (кандидата) наук. Журнал реферируется в международной базе данных Chemical Abstracts, входит в международный каталог периодических изданий Ulrich. Под новым названием "Тонкие химические технологии" журнал "Вестник МИТХТ" выходит, начиная с 1-го выпуска 10-го тома за 2015 год.

Учредители журнала: Сибирское отделение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН Основной научной тематикой журнала являются: — гидрогазодинамика — тепломассообмен — турбулентность — средства и методы аэро- и теплофизического эксперимента — физика низкотемпературной плазмы — физико-технические проблемы энергетики

В сборнике докладов IX Международной конференции, проходившей 01-04 июня 2011 года в ЯрГУ им. П.Г. Демидова, рассматриваются вопросы волновой электрогидродинамики проводящей жидкости, долгоживущих плазменных образований и малоизученных форм естественных электрических разрядов в атмосфере. Материалы публикуются в авторской редакции.

В монографии в рамках аналитического асимптотического подхода исследуются линейные и нелинейные осцилляции и устойчивость заряженной капли как идеальной, так и вязкой жидкости. Рассмотрены осцилляции и устойчивость вращающейся заряженной капли. Рассматриваются возможности применения в аналитических расчетах осцилляции конечной амплитуды заряженной капли вязкой жидкости теории пограничного слоя, связанного с периодическим движением заряженной свободной поверхности капли.

В монографии в рамках аналитического асимптотического подхода исследуются общефизические закономерности линейного волнового движения на поверхности струй идеальной и вязкой жидкости и условия дробления струй на отдельные капли. Рассмотрены особенности спонтанного электростатического полидиспергирования жидкости, имеющего место при распаде на капли струй жидкости, выбрасываемых при реализации неустойчивости заряженной как плоской, так и криволинейной свободной поверхностью жидкости. Проведено теоретическое обоснование предлагаемой классификации экспериментально наблюдающихся режимов электростатического полидиспергирования жидкости.

Разбираются аналитические методы расчета линейной и нелинейной неустойчивости капиллярных волн на поверхности цилиндрических струй идеальных и вязких жидкостей, приводящих к дроблению струй на отдельные капли. При издании учебного пособия авторы пользовались поддержкой гранта губернатора Ярославской области, гранта Рособразования № РНП 2.1.1/3776 и грантов РФФИ № 09-01-00084 и №09-08-00148.

Учебное пособие содержит значительный набор задач разной сложности с ответами и методическими указаниями. По содержанию оно соответствует механике в курсе общей физики классического университета и перекликается с известными задачниками, однако объём заимствований минимизирован, а многие задачи имеют оригинальную постановку или решение.

Книга посвящена описанию и применению эффективного метода решения векторных краевых задач гидродинамики вязкой жидкости, основанного на представлении искомого векторного поля в виде суперпозиции трех более простых векторных полей: одного потенциального и двух вихревых, получаемых действием трех взаимно ортогональных векторных дифференциальных операторов на три различных скалярных поля, задача отыскания которых существенно проще исходной.

Целью учебного пособия является знакомство студентов со способами моделирования рабочего процесса объемной гидромашины с использованием подвижной сетки, освоение принципов численного расчета гидродинамики объемных гидромашин. Учебное пособие целесообразно использовать при изучении дисциплины «Объемные гидромашины и гидропередачи» в 6, 7 семестрах. Оно может быть использовано не только при изучении теоретического материала и выполнении курсовых проектов по проектированию объемной гидромашины, но и при выполнении дипломных проектов, магистерских диссертаций.

В пособии даны теоретические основы гидродинамических процессов, основные конструкции, методы интенсификации и оптимизации аппаратурного оформления, описания лабораторных и лабораторно–экспериментальных установок, представлены методики проведения экспериментов и обработки полученных результатов.

Рассмотрены основы современной гидростатики и гидродинамики и газодинамики. Приведены примеры практического применения основных расчетных формул и зависимостей. Отдельное внимание уделено вопросам конструирования и эксплуатации гидромашин и гидроприводов. Рассмотрены основные принципы типовых гидравлических расчетов в нефтяной отрасли. В качестве практического материала даны примеры решения наиболее распространенных инженерных задач по основным разделам гидравлики, а так же задачи для самостоятельного решения.

публикуются результаты исследований по биологическим, физико-математическим и техническим наукам. В разделе «Математика и компьютерные науки» публикуются результаты, полученные в области теоретической, прикладной математики, компьютерных наук. В разделе «Физика и технические науки» публикуются результаты исследований по физическим и техническим наукам, в том числе по общим вопросам физики, общим проблемам физического эксперимента, физике элементарных частиц, теории полей и др. В разделе «Естественные науки» публикуются результаты фундаментально-ориентированных исследований в области рационального природопользования и охраны природных ресурсов, многолетних исследований по физиологии развития человека, биоразнообразию Северного Кавказа, рассматриваются вопросы создания концептуальной модели онтогенеза и адаптации в условиях полимодальных воздействий среды, создания и реализации здравоцентристской парадигмы здоровья учащейся молодежи, экологические основы рационального освоения природных ресурсов. В разделе «Геоинформационные системы» публикуются данные, составляющие интеллектуальную географическую информационную систему, основанные на знаниях и обеспечивающие комплексную диагностику эколого-ресурсного потенциала территории, рассматриваются вопросы технологии автоматизированной географической диагностики территории и др

В монографии представлены результаты исследований конкретных нестационарных движений бинарной смеси с учетом эффекта термодиффузии, возникающих в достаточно длинных плоских и цилиндрических слоях. Рассмотрены свойства инвариантных решений уравнений термодиффузии, когда на границе раздела двух смесей поверхностное натяжение линейно зависит от температуры и концентрации. Для возникающих сопряженных начально-краевых задач получены априорные оценки всех полей, показывающие их экспоненциальную сходимость с ростом времени к стационарным значениям. Приведены результаты численных расчетов поведения скоростей, температур и концентраций в слоях. Дано обобщение решений Остроумова–Бириха на движение смесей в цилиндрической трубе.

Излагаются классические основы гидродинамики идеальной и вязкой жидкости, а также основы теории вязкоупругих жидкостей. Рассматриваются ламинарные и турбулентные течения несжимаемой жид‑ кости, основы теории линейной акустики.

Учебное пособие охватывает все основные разделы курса «Гидравлика» и содержит теоретические сведения, примеры решения задач, набор задач, методические рекомендации по их решению. В приложениях обобщен справочный материал, необходимый для выполнения расчетной части задач.

В монографии в рамках аналитического асимптотического подхода рассматриваются линейные и нелинейные осцилляции и устойчивость заряженной капли, как в вакууме, так и при наличии внешней диэлектрической среды, и осложняющем влиянии внешних силовых полей и вязкости жидкости. Анализируются общефизические закономерности реализации неустойчивости капли по отношению к собственному и индуцированному электрическим зарядам. Обсуждается возможность излучения осциллирующей заряженной каплей акустических и электромагнитных волн, и анализируется возможность зажигания коронного разряда в окрестности нелинейно-осциллирующей заряженной капли в реалиях грозового облака. При написании книги авторы пользовались поддержкой гранта РФФИ №06-01-00066-а и гранта губернатора Ярославской области № 863.

В монографии в рамках аналитического асимптотического подхода исследуются общефизические закономерности линейного и нелинейного волнового движения на поверхности заряженных струй как идеальной, так и вязкой жидкости и условия дробления струй на отдельные капли. Рассмотрены особенности спонтанного электростатического полидиспергирования жидкости, имеющего место при распаде на капли заряженных струй жидкости, выбрасываемых при реализации неустойчивости заряженной как плоской, так и криволинейной свободной поверхностью жидкости. Проведено теоретическое обоснование предлагаемой классификации экспериментально наблюдающихся режимов электростатического полидиспергирования жидкости. При написании книги авторы пользовались поддержкой грантов РФФИ № 05-08-01147-а и №06-01-00066-а.

В монографии в рамках аналитического асимптотического моделирования рассмотрены нелинейные капиллярно-гравитационные волны на свободной поверхности идеальной и вязкой несжимаемой жидкости в плоской и цилиндрической геометриях. Монография издана при финансовой поддержке грантов РФФИ № 03-01-00760 и № 06-01-00066-а.

В монографии с единой точки зрения в рамках аналитического асимптотического моделирования рассмотрены нелинейные осцилляции заряженной капли идеальной несжимаемой жидкости как в вакууме, так и при наличии внешней несжимаемой диэлектрической среды ламинарно обтекающего каплю потока и осложняющего влияния внешних силовых полей и вязкости жидкости. Книга издана при финансовой поддержке грантов Президента РФ № MK-2946-2004-1 и МК-2209-2006-1. а также грантов РФФИ № 03-01-00760 и №06-01-00066-3.

Излагаются основы математического моделирования нелинейных периодических движений заряженной свободной поверхности жидкости на примере нелинейных осцилляции заряженной капли. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 510400 Физика, специальности 010400 Физика (дисциплина «Нелинейные задачи гидродинамики», блок ДС), очной формы обучения.

Сборник задач составлен в соответствии с программой курсов по аэрогидромеханике, аэродинамике и прикладной гидродинамике, читаемых на факультете летательных аппаратов НГТУ. Решение задач будет способствовать усвоению теории и приобретению практических навыков выполнения оценочных расчетов по читаемому курсу.

Пособие содержит систематическое и вместе с тем доступное изложение методов изучения многофазных сред. Особое внимание уделяется экспериментальной диагностике и физике рассматриваемых явлений, методам интерпретации изображений дискретной фазы (корреляционный анализ, измерение геометрических параметров) и применению их к реальным физическим потокам.

В монографии в рамках аналитического асимптотического моделирования рассмотрены нелинейные капиллярно-гравитационные волны на свободной поверхности идеальной и вязкой несжимаемой жидкости в плоской и цилиндрической геометриях. Книга издана при поддержке грантов Президента РФ № МК-929.2003.01 и МД-1990.2005.1, а также грантов РФФИ № 03-01-00760, № 05-08-01147-а, №06-01-000бб-а.

В монографии с единой точки зрения в рамках аналитического асимптотического моделирования рассмотрены нелинейные осцилляции заряженной капли идеальной несжимаемой жидкости как в вакууме, так и при наличии внешней несжимаемой диэлектрической среды ламинарно обтекающего каплю потока и осложняющего влияния внешних силовых полей и вязкости жидкости. Книга издана при финансовой поддержке грантов Президента РФ № МК-2946-2004-1 и МК-2209-2006-1, а также грантов РФФИ № 03-01-00760 и №06-01-00066-а.

Излагаются основы математического моделирования нелинейных периодических движений заряженной свободной поверхности жидкости на примере нелинейных осцилляции заряженной капли.

Дается конспективное изложение семестрового лекционного курса, который рассчитан на студентов старших курсов, прослушавших университетские курсы математического анализа, уравнений в частных производных, теоретической механики и имеющих представление о методах векторного анализа и вариационного исчисления. Данный курс представляет собой систематическое изложение теоретических основ динамики жидких сред, опирающееся на активное использование лагранжево-гамильтонового формализма. Такой подход позволяет проследить преемственность гидродинамики и классической механики и на практике использовать мощные методы последней. Одна из важных задач курса состоит в обучении студентов современным математическим методам и понятиям, активно используемым в гидродинамике, к числу которых относятся, например, понятия производной Ли, симметрии уравнений, казимира и т.д. Курс начинается с введения понятий пассивного скаляра и инварианта движения жидкой среды, т.е. с кинематики жидкости. Вопросы кинематики практически не рассматриваются в классических курсах гидродинамики, тогда как они закладывают необходимую основу для последовательного построения лагранжевой теории. Далее на примерах идеальной и магнитной гидродинамик обсуждается в целом нетривиальная задача построения лагранжиана жидкой среды, разъясняется понятие инварианта в гидродинамике. Особое внимание уделяется обсуждению теоремы Нетер для жидких сред и ее интерпретации. На примере маркировочных симметрий в магнитной гидродинамике демонстрируется, как использование теоремы Нетер приводит к отысканию нетривиальных законов сохранения. Несколько лекций посвящено проблеме поиска симметрий гидродинамических уравнений, обучению технике Ли и систематическому методу нахождения законов сохранения путем отыскания вариационных симметрий, свойственных, в том числе, многожидкостным гидродинамическим уравнениям. Необходимо подчеркнуть, что в данном курсе совершенно не затрагивается целый ряд вопросов, обычно рассматриваемых в курсах по гидродинамике, например, обтекание тел, звук, ударные волны, турбулентность и пр. Курс ориентирован не на последующее решение прикладных задач гидромеханики, а на обучение будущих физиков-теоретиков необходимым основам теории поля, выходящим за рамки традиционных университетских курсов гидродинамики и электромагнетизма. Учебное пособие подготовлено на кафедре экспериментальной физики факультета физико-математических и естественных наук.

Начальный курс. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)