Исследование нестационарных динамических процессов в сплошных средах с учетом физико-химических эффектовНИР

Investigation of non-steady dynamic processes in continuous medis with consideration of physico-chemical effects

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Исследование нестационарных динамических процессов в сплошных средах с учетом физико-химических эффектов
Результаты этапа: Предложены математические модели природных склоновых потоков, таких, как снежные лавины, сели, быстрые оползни, каменные обвалы, рассматриваемых как нестационарные турбулентные потоки сплошных сред с различными реологическими свойствами. Создана программа для численного исследования, и для некоторых типов сред проведены серии расчетов потоков на длинных однородных склонах. Исследовано влияние реологических свойств движущегося материала и прочности материала дна на динамику потоков. Проведено исследование структуры плоского фронта фазового превращения потока невзаимодействующих частиц (идеальной жидкости) в анизотропную упругую среду в результате уплотнения на фронте. На основе аналитических исследований и точных решений уравнений газовой динамики изучен механизм ускорения ударных волн в гравитационном, магнитном и электрическом полях. Проведена оптимизация процесса ускорения несжимаемой упруго-вязкой капли по текущему распределению внешних поверхностных сил и начальной форме тела, что приводит по сравнению с практикой традиционного формирования кумулятивных струй к снижению расхода энергии в четыре раза. Исследована возможность создания и разрушения магнитожидкостной перемычки между двумя цилиндрами в поле проводника с током. Найден минимальный объем магнитной жидкости, при котором при меньшении тока магнитожидкостная перемычка может восстановиться после разрушения при росте тока. Теоретически и численно исследована форма магнитной жидкости, ограниченной коническими поверхностями, в поле проводника с током в случае смачивания. Изучено влияние геометрии задачи и углов смачивания на зависимость объема магнитной жидкости от толщины капли. Предложена методика расчета статической формы свободной поверхности магнитной жидкости в случае смачивания при данной геометрии задачи. Теоретически и экспериментально исследована форма поверхности магнитной жидкости между горизонтальными плоскостями при наличии цилиндрического концентратора в вертикальном однородном поле. Исследована зависимость минимального объема жидкости, перекрывающего зазор между плоскостями, от величины приложенного магнитного поля. Полученные теоретические результаты хорошо согласуются с проведенными экспериментами. Получены законы сохранения уравнений одномерной мелкой воды над неровным дном. Доказано несуществание нестационарного аналога преобразования Степанова — Манглера. В трёхмерной постановке рассчитаны границы флаттера пластин, имеющих в плане форму периодически шарнирно подкреплённой полосы (или, что то же самое, серии связанных прямоугольных пластин), в форме прямоугольника, трапеции, параллелограмма при малых сверхзвуковых скоростях. Экспериментально изучены устойчивые регулярные автоколебательные режимы проникания в воду свободных полых тонкостенных турбулентных водяных струй, создаваемых в конических струйных аэраторах с разными углами конусности при вершине. Установлен характер зависимости периода автоколебаний от угла конусности в широком диапазоне определяющих параметров явления. Решена плоская задача о кавитационном обтекании пластинки потоком идеальной несжимаемой жидкости в канале с использованием новой схемы замыкания кавитационной полости на жидкую область, содержащую диполь. Показано, что существование наблюдаемых в эксперименте периодических возмущений в слое лиотропного нематического жидкого кристалла может быть объяснено путем учета дивергентного слагаемого в энергии Франка упругих искажений поля директора. Построено общее решение задачи Коши для нелинейной системы уравнений, описывающей одномерные течения малоконцентрированной суспензии в пористой среде с учетом оседания частиц на пористый скелет.
2 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Исследование нестационарных динамических процессов в сплошных средах с учетом физико-химических эффектов
Результаты этапа: В результате работ по теме получены следующие результаты. Созданы модель и программа для численного исследования потоков псевдопластических сред, движущихся по склонам с захватом донного материала. Разработан метод решения задачи о распространении слабых разрывов и слабых ударных волн в газах и плазме с учетом противодавления, гравитационного и электромагнитного полей, а также эффектов теории относительности. Исследованы проблемы ускорения, опрокидывания и затухания ударной волны на произвольном фоне. Решена задача о возникновении сильной ударной волны аннигиляции при сжатии смеси газов, состоящих из частиц и античастиц. Получено решение задачи о движении плавящейся твердой частицы в собственном перегретом расплаве с учетом вязкого сопротивления. Установлен новый физический эффект: при достаточно большой разности температур частица неограниченно ускоряется. Теоретически исследован объем магнитной жидкости под полимерной пленкой между соосными цилиндрами в магнитном поле линейного проводника с током. Изучена возможность образования и разрушения магнитожидкостной перемычки между цилиндрами с помощью изменения тока. Исследована форма капли магнитной жидкости на горизонтальной плоскости в магнитном поле вертикального линейного проводника в случае не смачивающихся поверхностей проводника и плоскости жидкостью. Показана возможность скачкообразных изменений и гистерезиса формы жидкости при циклическом увеличении и уменьшении тока. В задаче о превращении потока частиц в сплошную среду (упругую нелинейную анизотропную) на основе исследования структуры фронта фазового превращения получено множество состояний за ним для сред с разными типами нелинейности. Исследовано влияние пограничного слоя на поведение коротковолновых возмущений упругой пластины, находящейся в сверхзвуковом потоке газа. Показано, что оно заключается в появлении более высоких мод, в то время как колебания по низшим модам стабилизируются пограничным слоем. Получено аналитическое решение плоской задачи о струйном нестационарном истечении идеальной несжимаемой невесомой жидкости через отверстие в стенке при наличии точечного источника переменной интенсивности на плоскости симметрии течения. Для гармонического закона изменения расхода источника найдено распределение давления на твердых стенках, изучена эволюция формы свободных границ струи. Найдены точные решения одномерных задач о закачке суспензии в пористый пласт при учете отставания взвешенных частиц от несущей жидкости в случае большого изменения пористости. Решена задача о течении несжимаемой жидкости во вращающемся недеформируемом высокопористом теле в рамках модели Бринкмана с учетом сил инерции. Исследовано влияние поверхностного натяжения на растекание вязкой жидкости вдоль супергидрофобной поверхности. Найдены симметрии, получены законы сохранения и построены точные решения системы уравнений мелкой воды над неровным дном. Построены фундаментальные решения для уравнений теории упругости транверсально-изотропной упругой среды. Найдены симметрии и получены редукции уравнения Бюргерса–Хаксли. Установлено, что учет дивергентного слагаемого в энергии Франка нематических жидких кристаллов позволяет описать наблюдаемую в эксперименте ориентационную неустойчивость в течении Куэтта, когда вектор скорости и директор сонаправлены.
3 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Исследование нестационарных динамических процессов в сплошных средах с учетом физико-химических эффектов
Результаты этапа: Участниками НИР, принадлежащими к научной школе академика Л.И.Седова, разработан ряд новых математических моделей природных процессов, предложены новые методики изучения конкретных задач механики сплошной среды, а также проведено экспериментальное, аналитическое и численное исследование широкого круга задач как в классических областях механики жидкости, газа и деформируемых твердых тел, так и в механике сред с усложненными свойствами.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".