Механика. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
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
Статья научная
Рассматривается универсальный метод решения задачи обратной кинематики робототехнических манипуляторов с помощью радиально-базисной нейронной сети (RBFN). В отличие от аналитических и итеративных численных алгоритмов, RBFN стабильна в сингулярных конфигурациях и обеспечивает постоянное время инференса. Методика включает генерацию обучающей выборки прямой кинематикой, нормализацию данных, выбор центров базисных функций (случайный поднабор или кластеризация К-Means) и обучение линейного выходного слоя стохастическим градиентным спуском. Подчёркивается независимость подхода от конкретной кинематики и возможность масштабирования к системам произвольного числа степеней свободы.
Бесплатно
Статья научная
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) с использованием современных спутниковых группировок позволяет решать различные задачи в нефтегазовой и сельскохозяйственной отрасли, в рыбном промысле, экологическом мониторинге и т.п. Использование многоспутниковых группировок приводит к необходимости определения их наиболее оптимального построения, которое при минимально возможном числе космических аппаратов (КА) позволит выполнять зондирование целевых областей с требуемой периодичностью и степенью покрытия. В настоящей работе представлена методика для экспресс оценки с помощью расчетов в программном комплексе «Интеграл» параметров орбит и количества КА в группировке, которая будет обеспечивать периодическое зондирование целевых областей на заданных широтах или в заданном диапазоне широт. Также в результате проведения численных экспериментов было установлено, что космические аппараты, которые движутся по орбитам с наклонением до 50∘, менее подвержены возмущениям истинной аномалии, обусловленными несимметричностью гравитационного потециала. Данный факт может свидетельствовать в пользу того, что поддержание структуры многоспутниковой группировки из КА с низким наклонением будет требовать меньшего расхода топлива и, следовательно, срок жизни группировки будет выше.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача определения исходных данных для стендовых испытаний датчиков системы воздушных сигналов в условиях обледенения. Предлагается методология для решения этой задачи. Приведен пример на модели самолета CRM.
Бесплатно
Моделирование атмосферных течений над горным рельефом
Статья научная
На примере горного аэродрома демонстрируется технология моделирования атмосферных течений над горным ландшафтом в районе выполнения полётов. Полученные результаты использованы при создании модели динамики самолёта МиГ-29 на пилотажном стенде РСК «МиГ».
Бесплатно
Моделирование горения водородо-воздушной смеси во вращающейся детонационной волне
Статья научная
Целью работы является численное исследование течений в кольцевых каналах с горением водородо-воздушной смеси в детонационных волнах. Моделирование течения с одной детонационной волной проводится на сетках с различными размерами ячеек. На основе полученных результатов исследуется сеточная сходимость решения. Для исследования сеточной сходимости отслеживались параметры течения, осредненные по времени и пространству. Исходя из полученных о сходимости решения данных, моделируется течение с двумя детонационными волнами в канале. Рассмотрены особенности полученных решений, возникающие на сетках с достаточно высокой разрешающей способностью.
Бесплатно
Моделирование панельного флаттера в рамках асимптотической теории течений вязкого газа
Статья научная
Исследованы процессы сильного локального вязко-невязкого взаимодействия в течении около гибкого участка поверхности. Исследованы линейные и нелинейные процессы взаимодействия течения в ламинарном пограничном слое с внешним сверхзвуковым потоком.
Бесплатно
Моделирование полета пассажирского самолета в вихревом следе
Статья научная
Рассматривается математическая модель полета пассажирского самолета в вихревом следе, позволяющая проводить испытания на пилотажных стендах в режиме реального времени. Отдельно рассматриваются возможности обеспечения требуемого уровня быстродействия программы.
Бесплатно
Моделирование фронта ударной волны при сгорании стехиометрической смеси "горючее-окислитель"
Статья научная
В работе разобрана задача распространения фронта сжатия сферической ударной волны, образованной мгновенным сгоранием стехиометрических смесей горючее-окислитель. Для некоторых физически обоснованных для сферического случая допущениях описана модель с аналитическими уравнениями движения фронта, для которой оценены характерное время и радиус перехода ударной волны в акустическую. Также рассмотрена проблема объединения линейно расположенных сферических ударных фронтов от нескольких взрывов в один цилиндрический.
Бесплатно
Моделирование явления «Отскока» вихревого следа за самолетом от поверхности земли с помощью LES
Статья научная
При пролете самолета на небольшой высоте над землей образуется вихревой след, эволюция которого существенно отличается от эволюции следа за самолетом, пролетающим на большой высоте. Пара вихрей на малой высоте над землей ведет себя аномально: один вихрь движется параллельно земле, а второй - «подскакивает» примерно на 15-20 м вверх. Существенно меняется также темп «потери» циркуляции вихрей по сравнению со случаем движения вихревой пары на большой высоте. Это явление в данной работе изучается с помощью метода моделирования больших вихрей (LES), который позволяет провести аккуратное моделирование происходящих физических процессов.
Бесплатно
Модель нелинейной по Форхгеймеру напорной двумерной стационарной фильтрации жидкости к скважинам
Статья научная
Рассмотрены задачи двумерной напорной стационарной фильтрации несжимаемой жидкости к скважине для нелинейного закона Форхгеймера. Радиальный случай до- веден до инженерной формулы типа Дюпюи для выражения дебита. Определены поля давления и скорости. В случае произвольного контура питания получено нелинейное уравнение второго порядка, являющееся обобщением двумерного уравнения Лапласа, удобное для обобщения понятия эффекта горизонтальности.
Бесплатно
Небаротропный вариант принципа максимума Трусделла
Статья научная
Для стационарных небаротропных течений идеального совершенного газа с помощью преобразований Мунка - Прима принцип максимума давления Трусделла, справедливый для баротропных потоков, распространен на небаротропные течения. Для этого оказалось достаточным в условиях баротропного принципа максимума давления Трусделла заменить Q-параметр для скорости рассматриваемого течения на Q-параметр для той же скорости, умноженной на должным образом подобранную функцию энтропии. Показано, что в случае строгих неравенств Q Q > 0 в некоторой окрестности точки экстремума классический баротропный принцип максимума давления Трусделла справедлив даже для небаротропных течений.
Бесплатно
Статья научная
Представлен анализ оптической картины течения, полученной в эксперименте прямым теневым методом в пограничном слое на модели сверхкритического профиля в аэродинамической трубе. Установлены причины возникновения характерного светового блика в диффузорной части профиля и его размывания при больших числах Маха.
Бесплатно
Нелинейная динамика механических систем: от асимптотических методов к детерминированному хаосу
Статья научная
Как продолжение и развитие исследований в области асимптотических методов нелинейной механики рассматриваются задачи существенно нелинейной динамики ме- ханических систем с одной и несколькими степенями свободы. Рассматриваются авто- номные и неавтономные системы, учитываются разнообразные виды колебаний, их со- четания и нелинейное взаимодействие. Обсуждается алгоритм поиска и анализа устой- чивости периодических решений существенно нелинейных систем. Приводятся поста- новки некоторых задач динамики механических систем в существенно нелинейном ва- рианте, в частности колебания с прощелкиванием потерявшего устойчивость прямоли- нейного стержня с учетом нескольких форм колебаний, а также результаты численных экспериментов по исследованию динамики существенно нелинейных механических си- стем, в том числе колебания с перескоком. Обсуждаются способы управления детерми- нированным хаосом, качественные аналогии и возможные обобщения эффектов, обна- руженных в нелинейных динамических моделях механики, на задачи экономической и социальной динамики.
Бесплатно
Нестационарные процессы в гиперзвуковом пограничном слое
Статья научная
Исследованы нестационарные процессы в условиях сильного вязко-невязкого взаимодействия. Обнаружен сдвиг фаз распространения возмущений вверх по потоку из-за конечности скорости распространения возмущений вверх по потоку. Исследованы распределение давления и трения на пластине при разных фазах донного давления.
Бесплатно
Нормализованная RBF-сеть для обратной кинематики: учет многозначности и локальное уточнение DLS
Статья научная
Представлен практический метод решения задачи обратной кинематики шестизвенного манипулятора на основе нормализованной радиально-базисной сети (RBFN). Подход обеспечивает постоянное время вывода и устойчивость вблизи запястных сингулярностей благодаря четырём компонентам: (i) кодирование круговых суставов [sin в, cos 0] устраняет разрывы при переходах через ±я; (ii) облегчённая схема разделения по режимам обратной кинематики (отражение запястья / без отражения) выбирает решение по ошибке в рабочем пространстве; (iii) несколько шагов уточнения методом демпфированных наименьших квадратов (DLS) позволяют скорректировать положение рабочего органа без тяжёлых итерационных процедур; (iv) смещение по запястью при формировании обучающих данных повышает полноту выборки в области J5 « 0°. Формализована непрерывность ветви решения обратной кинематики на компактных множествах; показано, что нормализованная радиально-базисная сеть равномерно аппроксимирует такую ветвь. Эксперименты на упрощённой модели KUKA KR200/2 подтверждают высокую точность и плавность траекторий без скачков ориентации; приведён анализ влияния числа центров, числа локальных моделей и величины смещения.
Бесплатно
О верификации численных расчетов вихревых течений методом проверки сохранения циркуляции
Статья научная
В общем пространственном случае для течения вязкого газа или жидкости получены удобные для верификации численных расчетов выражения скорости движения контура, по которому сохраняется циркуляция. Показано, что необходимо рассматривать эволюцию как минимум двух по-разному ориентированных контуров.
Бесплатно
О влиянии упругого крепления на колебания двухзвенного аэродинамического маятника
Статья научная
Рассматривается динамика двухзвенного аэродинамического маятника в упругом подвесе. Исследуется устойчивость положения равновесия «по потоку». Показано, что существует диапазон значений параметров, в котором данное положение равновесия неустойчиво, что позволяет использовать маятник в качестве устройства для преобра- зования энергии потока в полезную энергию. Исследована эволюция автоколебатель- ных режимов, возникающих в системе, в зависимости от параметров.
Бесплатно
