Механика. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Статья научная
Представлены результаты экспериментальных исследований физической картины возникновения явления бафтинга при околозвуковых скоростях на модели сверхкритического профиля. Предложен новый способ управления этим явлением. Показано, что применение специальных струйных вихрегенераторов приводит к задержке возникновения и ослаблению явления бафтинга.
Бесплатно
Статья научная
Представлен анализ существующих методов испытаний полимерных композитов. Механические воздействия представляют собой статические и ударные нагрузки. Для оценки работоспособности конструкции в этих условиях необходимо знать физико-механические характеристики материала. Дано сравнение отечественных и зарубежных стандартов, а также нестандартных методов определения характеристик упругости (модулей) композитов при испытаниях на изгиб.
Бесплатно
Сравнение турбулентных замыканий в одномерной модели водоема
Статья научная
В рамках одномерных моделей озера наиболее распространенными турбулентными замыканиями являются - модель и замыкание Хендерсон-Селлерс. В силу большо- го различия в вычислительной сложности и других математических свойствах между этими параметризациями возникает вопрос о точности численного решения уравнений модели водоема. Для анализа точности численного решения и скорости его сходимости при различных вариантах - замыкания и параметризации Хендерсон-Селлерс, а также оценки правильности воспроизведения основных физических механизмов пере- мешивания в водоеме в данной работе были проведены численные эксперименты для идеализированных течений и для конкретного озера. Численные эксперименты пока- зали, что модель с замыканием - может давать гладкое решение только с шагом по времени Δ�
Бесплатно
Средства снижения индуктивного сопротивления крыла самолета
Статья научная
В данной работе при проектировании самолёта предлагается использовать явления полезной интерференции между его элементами, которые были впервые упомянуты А. Ферри. Получена формула для расчёта индуктивного сопротивления несущей по- верхности, представленной кусочно-постоянным распределением вихрей вдоль её раз- маха. Решена задача об оптимальном распределении циркуляции вдоль размаха крыла, обеспечивающая минимум индуктивного сопротивления при заданной подъёмной си- ле. Приведён ряд тестовых примеров расчёта. Получена оценка потерь в индуктивном сопротивлении при согласовании несущих и ненесущих элементов компоновки. Решена задача о путях снижения индуктивного сопротивления при установлении концевого крылышка. Получена аналитическая зависимость влияния законцовки на изгибающий момент крыла. На примере самолёта Боинг-787 проведено исследование влияния про- гиба крыла на индуктивное сопротивление.
Бесплатно
Степенные тела минимального сопротивления и аэродинамическая задача Ньютона
Статья научная
На основе локальной модели (в частности свободномолекулярной модели газа и модели «редкой среды» Ньютона) определяется коэффициент сопротивления тел вращения в высокоскоростном потоке при произвольных числах Рейнольдса. Определяются образующие тел вращения минимального сопротивления, полученные при помощи поиска необходимого условия минимума (уравнение Эйлера). Показывается, что такие тела должны иметь плоский торец. Доказывается, что угол между образующей тела вращения и плоскостью торца постоянен для данного числа Рейнольдса и не зависит от удлинения. В случае, если образующая тела вращения - степенная функция, нахождение таких образующих сводится к поиску функционального экстремума. Показывается, что образующие тел вращения минимального сопротивления, полученные при помощи поиска необходимого условия минимума (уравнение Эйлера), и степенные образующие практически не различимы.
Бесплатно
Теоретические основы метода спекл-голографии в экспериментальной механике
Статья научная
Представлена математическая модель физического явления голографической и спекл-интерферометрии, объединяющая существующие теории геометрической и дифракционной оптики. Эта модель используется в экспериментальной механике при анализе пространственных перемещений и деформаций натурных конструкций. Открываются новые возможности исследования широкого спектра задач.
Бесплатно
Течение вязкого газа в вертикальной трубе
Статья научная
Рассматривается течение вязкого газа в круглой трубе под действием силы тяжести. Давление считается постоянным. (Для реализации такого течения в земных условиях, при которых давление растет с высотой, необходимо либо искусственно создавать разрежение снизу (отсос воздуха насосом), либо нагнетать воздух сверху.) Для коэффициента вязкости используется формула Сазерленда, а для коэффициента теплопроводности используется формула, похожая на формулу Сазерленда и имеющая такую же точность. При надлежащем выборе входных параметров реализуется течение Пуазейлевского типа, в котором скорость, плотность и температура зависят только от расстояния до оси трубы (скорость направлена вдоль этой оси). В результате система уравнений движения вязкого газа, состоящая в общем случае из уравнений в частных производных, сводится к системе обыкновенных дифференциальных уравнений. Точное решение этой системы предлагается для верификации программ расчета течения вязкого газа.
Бесплатно
Точки минимума давления в осесимметричных течениях жидкости
Статья научная
Показано, что при отсутствии точек торможения в ограниченной области осесим- метричного вихревого течения идеальной несжимаемой жидкости давление достигает минимального значения на границе области. Нарушение этого свойства давления сви- детельствует о наличии внутренней точки торможения. Полученный вывод может быть использован для верификации численных расчетов течения при обтекании тел враще- ния.
Бесплатно
Точки торможения на вихревых линиях в течениях идеального газа
Статья научная
С использованием уравнений Эйлера исследуются стационарные вихревые течения идеального газа. Рассматриваются течения, в которых постоянны либо энтропия, либо полная энтальпия. Для обоих типов течений доказывается, что если на некотором отрезке вихревой линии завихренность не обращается в нуль, то величина скорости газа на этом отрезке либо тождественно равна нулю, либо отлична от нуля во всех точках отрезка вихревой линии. С использованием полученного результата дается новое (более простое) доказательство известного свойства, состоящего в том, что в общем пространственном случае стационарного обтекания тела с гладкой выпуклой носовой частью завихренность в критической точке равна нулю.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено турбулентное стационарное течение типа Джеффри - Гамеля вязкого газа от источника, расположенного в вершине тонкого клина. В рамках классической модели Прандтля для турбулентной вязкости и гипотезы Буссинеска для тензора турбулентных напряжений установлена возможность построения автомодельных решений. Уравнения в частных производных Рейнольдса при этом сводятся к системе обыкновенных дифференциальных уравнений. Найденный профиль скорости сравнивается с классическим логарифмическим профилем скорости.
Бесплатно
Трехмерное моделирование акустического поля в скважине, возбуждаемого источником в пласте
Статья научная
Рассматривается задача трехмерного моделирования акустических полей в скважине, индуцированных фильтрацией флюидов из пласта. Целью является создание высокоточных математических моделей, необходимых для повышения качества интерпретации данных шумометрии, получаемых при промыслово-геофизических исследованиях эксплуатационных нефтяных и газовых скважин. С помощью метода спектральных элементов проведены расчеты, позволившие построить пространственно-частотные характеристики спектров акустического шума в скважине и проанализировать тонкую структуру возникающих трехмерных резонансных мод. Для случая вращательной симметрии проведено сравнение с численными решениями, найденными ранее двумерным конечно-разностным алгоритмом.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследовано усреднение периодической задачи двойной пористости, рассматриваемой в случае двух типов распределения матричных блоков: классическая задача двойной пористости (объемное распределение) и задача двойной пористости в тонком слое. В обоих случаях методом двухмаштабных разложений построены усредненные модели. Данные модели содержат дополнительный член, описывающий эффект памяти. В случае тонкого слоя в усредненной задаче наблюдается потеря размерности. В работе представлены результаты численного моделирования однофазного течения слабосжимаемой жидкости в тонком пористом слое.
Бесплатно
Устойчивость движения оперенного тела, авторотирующего в среде
Статья научная
Проводится сравнительный параметрический анализ устойчивости режимов авто- ротации, возникающих в задаче о свободном падении оперенного тела и в задаче о вращении его макета, установленного на сферическом шарнире в аэродинамической трубе.
Бесплатно
Численное исследование динамики кельтского камня на плоскости с вязким трением
Статья научная
Рассматривается задача о движении кельтского камня на неподвижной горизонтальной плоскости с вязким трением. На плоскости параметров задачи строятся области устойчивости равномерных вращений вокруг вертикали. Проводятся численные исследования натурной модели кельтского камня при различных начальных условиях.
Бесплатно
Численное моделирование аэродинамических характеристик возвращаемых летательных аппаратов
Статья научная
Созданный в рамках инженерного подхода метод использован для определения показателя адиабаты в уравнении состояния. Приведены оценки влияния показателя адиабаты на аэродинамические характеристики возвращаемых летательных аппаратов. Полученые результаты могут быть использваным в моделях более высокого уровня на базе сеточных методов.
Бесплатно
Численное моделирование волны внутрипластового горения при двухфазном фильтрационном течении
Статья научная
Рассматривается задача распространения волны внутрипластового горения в рамках модели неизотермической двухфазной фильтрации. Предложены критерии, позволяющие предсказать возможность реализации различных режимов распространения, и алгоритм расчета скорости волны. Проведено численное моделирование реагирующей двухфазной фильтрации и сравнение результатов расчетов с теоретическими оценками.
Бесплатно
Численное моделирование обтекания профиля NaCa-0012 в струйно-перфорированных границах
Статья научная
Рассмотрен новый метод уменьшения индукции границ, который заключается в применении комбинации проницаемой стенки и управляемого пограничного слоя на ней. С помощью численного моделирования было проведено исследование данной концепции с использованием хорошо известной модели профиля NACA-0012. Анализ результатов позволил сделать ряд принципиальных выводов о возможности снижения индукции границ потока и выбрать оптимальные комбинации параметров, характеризующие эти границы.
Бесплатно
Численный метод для модели Эйлера движения переохлажденных капель в условиях обледенения
Статья научная
Модель Эйлера движения капель можно рассматривать как уравнения газа без давления. Эта система является слабо гиперболической. Решение задачи Римана может быть дельта-шок или вакуум. Для расчета разработана схема типа Годунова. В качестве примера приведены расчеты одномерных задач, задача движения капли в гравитационном поле и задача обтекания цилиндра.
Бесплатно
Экспериментальное моделирование осциллирующего режима трёхфазной фильтрации
Статья научная
Проводится лабораторное исследование фильтрации жидкости с учетом химической реакции с выделением газовой фазы. Известно, что данный процесс может быть неста- бильным, при котором выделение газа происходит волнами. В работе изучаются данные волны, названные авторами «вторичными волнами окисления». Исследования прово- дились в плоской ячейке из поликарбоната, заполненной модельной пористой средой- смесью из стеклобисера и пищевой соды. В качестве высоковязкой фракции исполь- зовалось минеральное масло, а вытесняющей фракции - раствор лимонной кислоты. В ходе экспериментов было выяснено, что амплитуда вторичных волн прямо пропорци- ональна перепаду давления, деленного на длину ячейки, а частота от него не зависит.
Бесплатно
Статья научная
Показано, что при приведении во вращательное движение струи, состоящей из смеси газов, коэффициент центробежного разделения газов сначала увеличивается, достигает максимума и далее уменьшается до стандартной величины, достигаемой в аппаратах по центробежному разделению при установившемся больцмановском равновесии. Величина коэффициента обогащения -1 в максимуме может превышать стандартное значение на порядок.
Бесплатно
