Механика. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Граничное условие «закон стенки» с учетом шероховатости для модели турбулентности Спаларта-Аллмараса
Статья научная
Во многих случаях шероховатость может оказать большое влияние на результат расчета аэродинамики и теплообмена. Для учета эффекта шероховатости используется модификация модели турбулентности Спаларта-Аллмараса. Граничное условие «закон стенки» применяется для повышения точности решения при использовании грубой сетки. Для реализации метода разработана вычислительная программа на неструктурированной расчетной сетке. Проведено сравнение с экспериментальными данными и численными результатами других авторов.
Бесплатно
Динамика волчка тип-топ при вязком трении
Статья научная
Простейшей моделью волчка тип-топ является неоднородный динамически симметричный шар, центр масс которого лежит на оси динамической симметрии, но не совпадает с геометрическим центром. В настоящей работе предполагается, что со стороны плоскости на шар действует сила трения скольжения, пропорциональная скорости точки контакта с плоскостью. При некотором классе начальных условий приводятся приближенные уравнения, описывающие его динамику.
Бесплатно
Динамика вращательного движения спутника с демпфером в центральном гравитационном поле
Статья научная
Для исследования влияния внутренних диссипативных сил на вращатель- ное движение спутника в центральном гравитационном поле используется модель М. А. Лаврентьева (спутник моделируется твердой оболочкой и шарообразным демпфе- ром). Приводятся результаты численного анализа эволюции вращательного движения динамически симметричного и несимметричного спутника, движущегося по кеплеровой круговой орбите, в зависимости от значений коэффициента демпфирования и началь- ных условий.
Бесплатно
Динамика кельтского камня при малом трении
Статья научная
Рассматривается задача о движении кельтского камня на плоскости с вязким трением. Определяются такие параметры задачи, при которых в течение движения возможна смена направления вращения.
Бесплатно
Задача о брахистохроне (классификация обобщений и некоторые последние результаты)
Статья научная
Рассматривается классическая задача о нахождении в вертикальной плоскости кри- вой без трения, по которой тяжелая частица из заданного стартового положения ска- тывается без начальной скорости в заданную финишную точку за минимальное время. Иоганн Бернулли предложил название для искомой кривой - брахистохрона. Задача о брахистохроне в разных постановках привлекала и продолжает привлекать внима- ние математиков и механиков из многих стран. Более сотни публикаций посвящены обобщениям классической задачи. Дается некоторая классификация этих обобщений с выборочным указанием библиографии. Рассмотрены некоторые последние результаты решения обобщённых постановок задачи при наличии сухого (кулонова) трения.
Бесплатно
Задача обтекания и сокращение размерности в уравнениях Навье-Стокса
Статья научная
Показано, как система гидродинамических уравнений, описывающих нестационарное обтекание твердого тела в трехмерном вязком натекающем потоке, может быть сведена к замкнутой системе поверхностных уравнений с использованием метода снижения размерности в переопределенных системах дифференциальных уравнений. Эти системы поверхностных уравнений позволяют определить возникающее распределение напряжений на поверхности этого твердого тела, а также все остальные величины, характеризующие гидродинамический поток через него.
Бесплатно
Затупленное осесимметричное тело минимального сопротивления в гиперзвуковом потоке разреженного газа
Статья научная
Для тела вращения со степенной образующей и плоским затуплением вычисляется сила сопротивления в гиперзвуковом потоке разреженного газа на основе нескольких локальных моделей. Решением вариационной задачи определяется степень в образующей тела минимального сопротивления и радиус затупления в зависимости от удлинения в широком диапазоне чисел Рейнольдса.
Бесплатно
Излучение звука сферой с переменной температурой
Статья научная
Решена модельная задача излучения звука неоднородностями температуры в сжимаемом теплопроводном покоящемся газе. На поверхности сферы задан гармонический закон изменения температуры. Получены точные выражения для возмущений температуры и давления в линейной постановке при условии компактности сферы как источника звука. Показано, что вблизи сферы возмущения давления малы и его можно считать постоянным, что позволяет вблизи использовать классическое уравнение теплопроводности и альтернативным образом получить выражение для возмущений давления вдали от сферы на основе оценки скорости изменения объёма пристенного сферического слоя.
Бесплатно
Статья научная
Представлено описание измерительного комплекса аэродинамической трубы малых скоростей АТ-3 УНИЦ АЛТ МФТИ, созданного для проведения экспериментов по ламинарно-турбулентному переходу в пограничном слое при повышенной степени турбулентности внешнего потока. Приведены результаты измерений характеристик внешней турбулентности и среднего течения около плоской пластины.
Бесплатно
Статья научная
В работе обоснована необходимость определения требований заказчика, основанных на потребностях пользователей. Для этого авторами разработана инженерная методика «Усовершенствованное структурирование функции качества (СФК) для усовершенствованного дома качества № 0» и доказано, что она позволяет успешно преодолевать пять недостатков классического СФК, в том числе идентифицировать потребности пользователей, приоритизировать требования заказчика точнее, чем классическое СФК, а также решать проблемы модельно-ориентированного системного инжиниринга (от англ. Model-Based Systems Engineering), в том числе сокращать затраты времени на разработку SysML (от англ. Systems Modeling Language) диаграмм с нескольких дней до нескольких минут с помощью широкодоступного программного обеспечения.
Бесплатно
Инженерная методика расчета и экспериментальные исследования платформы для активной виброзащиты
Статья научная
Разработана инженерная методика расчета и приведены результаты эксперимен- тальных исследований платформы для активной виброзащиты, в которой используют- ся активные демпферы на основе магнитореологических (МР) эластомеров. Платформа может быть также использована как привод точного позиционирования. Свойства МР эластомера используются для регулирования параметров точности и динамики актив- ных демпферов. Для решения этих задач была экспериментально исследована работа активных демпферов при резонансе в пассивном и полуактивном режимах.
Бесплатно
Статья научная
Представлена программа для интерполяции трехмерных полей течения между многоблочными структурированными расчётными сетками. Используется метод трилинейной интерполяции, для поиска ячейки с исходными данными применяется R-дерево. Разработанная программа протестирована на примере задачи моделирования трехмерного обтекания стреловидного крыла с использованием двух видов расчётных сеток: «грубой» и подробной. Поле, интерполированное с «грубой» на подробную сетку, используется в качестве начального приближения для дальнейшего расчёта. Показана эффективность такого подхода для получения результирующего поля, за счёт сокращения машинного времени расчёта.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется неисключённая систематическая погрешность измерения аэродинамического сопротивления в аэродинамической трубе Т-102 ЦАГИ, связанная с влиянием изменения числа Рейнольдса на собственное аэродинамическое сопротивление ленточной подвески. Эта погрешность обнаружена при переходе к относительно малым скоростям воздушного потока (V = 10... 30 м/с) при весовых испытаниях. Она приводит к ошибке определения коэффициента лобового сопротивления, величина которой увеличивается с уменьшением габаритных размеров исследуемых аэродинамических моделей. Определена величина поправки к результатам экспериментальных исследований при различных вариантах крепления моделей, что позволило увеличить точность измерений аэродинамических характеристик при малых скоростях воздушного потока.
Бесплатно
Статья научная
Цель работы - исследование влияния на характеристики течения и распространение возмущений индуцированного давления четвертых членов разложений в окрестности передней кромки для функций течения в пространственном пограничном слое при обтекании скользящей пластины конечной длины на режиме сильного вязко-невязкого взаимодействия при переменных условиях на задней кромке. Установлено, что четвертый член разложения пропорционален второй производной от индуцированного давления по поперечной координате. Сформулированы и решены соответствующие краевые задачи для четырех членов разложения в зависимости от определяющих параметров и показана важность учета четвертого члена разложения при расчете характеристик обтекания при наличии угла скольжения и достаточно большой второй производной давления на задней кромке пластины по ее размаху. Научная новизна работы заключается в том, что краевая задача для четвертых членов разложения была сформулирована и решена впервые.
Бесплатно
Статья научная
Представлена новая методика исследования НДС и концентрации напряжений при натурных испытаниях образцов авиаконструкций.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены результаты исследования свойств схем дискретизации урав- нения переноса объемной доли при расчете многофазных течений методом VOF (Volume of Fluid) на произвольных неструктурированных сетках. Представлено опи- сание способов сохранения формы поверхности и проанализированы свойства наиболее известных специальных схем дискретизации уравнения переноса объемной доли, а так- же влияние числа Куранта на перенос фронта. В результате исследования определено предельное значение числа Куранта для различных схем и типов расчетных сеток, необходимое для сохранения формы скаляра после его переноса.
Бесплатно
Исследование управляемого ультразвукового диспергирования торфа и бурого угля в воде
Статья научная
Показана практическая возможность ультразвукового диспергирования водных сус- пензий верхового торфа, низового торфа и бурого угля с получением устойчивых вод- ных коллоидных систем - золей, устойчивых в условиях эксперимента без применения дополнительных стабилизирующих веществ. Характерные размеры наночастиц дис- пергированного материала находятся в диапазоне 80-130 нм. Снижение количества торфа в исходной смеси до ультразвуковой обработки повышало выход наночастиц. Определены оптимальные параметры технологического процесса ультразвуковой об- работки, позволяющие получать устойчивые практически монодисперсные золи нано- частиц с характерными размерами около 100 нм.
Бесплатно
Итерационный метод поиска авторотационных режимов автономной системы с одной степенью свободы
Статья научная
Рассматривается динамическая система с цилиндрической фазовой поверхностью при наличии диссипативных и антидиссипативных сил. Предлагается способ поиска 2�- периодических траекторий системы. Метод представляет собой модификацию итераци- онной процедуры Пикара. Подход позволяет получить последовательность функций, сходящихся к искомым 2�-периодическим траекториям, а также построить бифурка- ционную диаграмму таких траекторий в зависимости от параметра, характеризующего диссипацию.
Бесплатно
К вопросу об эволюции завихренности в жидкости и газе
Статья научная
Рассматривается задача с линейным неоднородным уравнением в частных производных первого порядка, возникающая в общем пространственном случае при построении поля скорости Фридмана для завихренности методом, предложенным автором в 2015 году. В этом методе применяется теорема Фридмана, которая требует непрерывности вторых производных решения задачи. Показывается, что при некоторой гладкости начальных условий из непрерывности вторых производных коэффициентов и правой части (неоднородности) уравнения следует существование решения и непрерывность его вторых производных в некоторой трехмерной области, содержащей плоскую область, на которой заданы начальные условия. Устанавливаются требования к гладкости гидродинамических функций, входящих вместе со своими производными в выражения упомянутых выше коэффициентов и правой части уравнения. В результате дается строгое обоснование подхода, предложенного в 2015 году для построения скорости Фридмана.
Бесплатно
Статья научная
Для решения задач экспериментальной физики Кельвином и Максвеллом бы- ли предложены приспособления, обеспечивающие высокую точность и повторяемость установки оптических элементов на оптической скамье. Эти удивительные простые устройства получили в англоязычной литературе название kinematic couplings и ис- пользуются на протяжении многих лет в различных научных и прикладных исследо- ваниях.В настоящей работе рассматривается возможность создания на основе идеи, поло- женной в основу таких устройств, механических самоустанавливающихся замков для сборки и автоматического раскрытия твердотельных составных зеркал космических телескопов. Приводятся результаты кинематического анализа и физического модели- рования предлагаемых устройств.
Бесплатно
