Механика. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Статья научная
Рассмотрена проблема моделирования ламинарно-турбулентного перехода в присутствии благоприятного градиента давления, а также методы моделирования переходных течений, основанные на решении уравнений Рейнольдса. Дан подробный анализ формулировки модели ламинарно-турбулентного перехода SST-y-alg из семейства LCTM. Продемонстрировано, что эта модель не воспроизводит эффект «ламинарной корзины» при обтекании аэродинамического профиля. Предложена модификация модели SST-y-alg, учитывающая влияние благоприятного градиента давления на положение ламинарно-турбулентного перехода. Модификация заключается в увеличении критического числа Рейнольдса в области благоприятного градиента давления с помощью дополнительного множителя-поправки. Для тестирования модифицированной модели рассматриваются две задачи: ламинарно-турбулентный переход на пластине и обтекание аэродинамического профиля NLF(l)-0414F. Показано, что применение модифицированной модели приводит к лучшему согласованию расчётных и экспериментальных данных при моделировании естественного сценария перехода. Также продемонстрировано, что модифицированная модель SST-y-alg воспроизводит эффект «ламинарной корзины» с достаточной для практических приложений точностью.
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
Статья научная
Рассматривается задача численного моделирования распределения тепловых лучистых потоков по поверхности нового спускаемого аппарата – десантного модуля «Венера-Д» при его входе в атмосферу Венеры со второй космической скоростью в неравновесной постановке. Поля массовых концентраций и температур, необходимые для проведения моделирования, берутся из независимых численных расчетов. Приводится описание приближения, в котором производится вывод формулы для расчета лучистых потоков. Представлены результаты расчетов лучистых потоков в виде картины их распределения по поверхности спускаемого аппарата. Проведено сравнение равновесного и неравновесного подходов к расчету лучистых потоков в рассматриваемой задаче. Полученные решения демонстрируют удовлетворительную близость друг к другу, что позволяет рассматривать равновесную модель как физически обоснованное упрощение для рассматриваемой задачи, обеспечивающее значительное снижение вычислительных затрат.
Бесплатно
Численное моделирование неравновесных высокоскоростных течений углекислого газа
Статья научная
Выполнены расчеты двумерного неравновесного сверхзвукового обтекания лобового щита спускаемого аппарата с использованием решателя с открытым исходным кодом hy2Foam, созданного для моделирования высокоэнтальпийных течений, которые обычно возникают вокруг аппаратов во время спуска в атмосфере. Задачей является верификация программного кода для расчета сильно неравновесных течений, характерных в том числе для входа в атмосферу Венеры. Численные расчеты в рамках верификации решателя проведены для десантного модуля «ЭкзоМарс» в условиях спуска на Марс и условий эксперимента в ударной трубе.
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
Статья научная
В настоящее время ведущие космические корпорации мира часто обращаются к двухблочным компоновкам ракетоносителей. Однако инженерные методы расчёта аэродинамических характеристик таких летательных аппаратов практически отсутствуют. В этой связи исследование несущих характеристик моделей двухблочных компоновок с двумя внешними блоками, расположенными в горизонтальной или вертикальной плоскостях симметрии компоновки, можно считать актуальной проблемой современной аэродинамики ракетоносителей. В работе экспериментальным методом выполнено измерение нормальных сил, действующих на модели двухблочных компоновок летательных аппаратов, в зависимости от основного определяющего параметра – отношения диаметра внешнего блока к диаметру основного корпуса в диапазоне [0; 1,2]. Предложена новая схема измерений тензометрическим методом, на основе которой получены коэффициенты интерференции. Главная идея работы состоит в том, что на основании полученных зависимостей коэффициентов интерференции от относительного диаметра внешних блоков и производных коэффициентов нормальной силы по углу атаки изолированных тел можно рассчитать производные коэффициентов нормальной силы по углу атаки компоновки в целом. Установлено, что несущие характеристики двухблочных компоновок, выполненные по схемам с горизонтальным и вертикальным расположением в плоскостях симметрии, значительно отличаются друг от друга.
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
Эффекты ультразвукового воздействия на высоковязкую нефть
Статья научная
В работе исследовано влияние ультразвукового воздействия с частотой 21 кГц на физико-химические свойства высоковязких нефтей. Эксперименты показали, что такая обработка снижает вязкость нефти на 13%. Добавление высокомолекулярных углеводородов в нефть повышает её вязкость, но при этом снижает эффективность ультразвуковой обработки. Основным механизмом снижения вязкости является акустическая кавитация, которая разрушает крупные молекулы углеводородов. Кроме того, изменяется групповой состав нефти: наблюдается снижение доли смол и увеличение содержания насыщенных углеводородов. Также были выявлены закономерности ультразвукового нагрева жидкостей. Ультразвуковое воздействие сопровождается генерацией колебаний в звуковом диапазоне частот, и такие механические вибрации могут дополнительно способствовать снижению вязкости, что требует дальнейших исследований. Полученные результаты открывают новые перспективы для совершенствования процессов добычи, переработки и транспортировки нефти.
Бесплатно
