Отримано аналітичний розв'язок задачі про занурений струмінь в'язкої нестислої рідини в автомодельному наближенні. На відміну від відомих розв'язків, запропонований описує струмінь, який розширюється вздовж деякого конуса і має зворотну течію поблизу його вісі.

Викладено результати експериментального дослідження гідродинамічних характеристик рідких імпульсних струменів, що викидаються в атмосферу під тиском 1,5 - 2 МПа з водометних пристроїв. Вивчено вплив початкових параметрів на динаміку руху рідкого імпульсного струменя в повітрі.

Наведено методику, що враховує форму межі струменя, стрибків ущільнення, які виникають у струмені. На основі емпіричних залежностей і класичних газодинамічних співвідношень створено наближену методику розрахунків параметрів струменя.

While calculating heat fluxes towards the rocket bottom, designing gas dynamic controls and solving a number of other rocket design and test problems, a necessity arises to use gas dynamic characteristics of initial segment of propulsion jets as inputdata. The approximation methods provided in this work are designed to define the characteristics. Computer methods and calculating software are applied to lift-off, flight and stages separation conditions (based on engine parameter range and external flux). These methods enable quick and accurate calculation of characteristics of initual segment of supersonic overexpanded or underexpanded jets flowing into sumerged space or wake.

Показано пряму пропорційність між швидкістю повітря на осі струмини та швидкістю підтікання повітря до неї. Визначено коефіцієнти пропорційності для початкової й основної ділянок плоскої та вісесиметричної струмин, а також наведено пояснення відмінності значень цього коефіцієнта на початковій та основній ділянках.

Розроблено математичну модель початкової та основної ділянок струмини, що настилається на криволінійну поверхню, за умови рівномірного початкового профілю швидкостей. Записано та розв'язано диференціальні рівняння, що пов'язують товщину перерізу струмини та максимальну швидкість повітря у ньому, а також визначено профіль розрідження.

Изложены результаты экспериментальных исследований зависимостей величин углов раскрытия струи и ее турбулентного ядра от величин параметра спутности среды и степени стеснения струи, соотношения величин их вязкости. Установлены граничные условия и области существования ограниченной и свободной струи в канале.

Розроблено напівемпіричну математичну модель теплоперенесення в турбулентних вільних струменях рідини. В основу моделі покладено гіпотезу пригнічення турбулентності біля поверхні поділу рідина - пара поверхневим натягом. Для замикання моделі застосовано результати експериментального дослідження теплообміну у разі конденсації пари на поверхні плоских вільних струменів води.

Числово за допомогою методу Годунова на модельних і реальних задачах досліджено взаємодію імпульсних високошвидкісних затоплених струменів рідини із твердою плоскою перешкодою. Показано, що в просторі формується затоплений струмінь, тиск якого на перешкоду є близьким до динамічного напору. Вплив в'язкості рідини на гідродинамічні параметри струменя є незначним.

Изучена возможность моделирования процесса образования и динамики вихревой пары с помощью метода дискретных вихрей. Исследован импульсный выброс жидкости из трубки (импульсная струя). Жидкость считается идеальной и несжимаемой. Изучено изменение поля скорости, картины линий тока в подвижной и неподвижной системе координат. Результаты согласуются с известными экспериментальными и теоретическими данными.

Численно исследован вынужденный распад водяной струи под воздействием гармонических колебаний скорости истечения. Показана адекватность используемой модели. Определены области режимов распада струи под воздействием синусоидальных колебаний.

Численно исследовано взаимодействие импульсной затопленной струи жидкости с жесткой преградой. Получены распределения скорости и давления для нормальной, модельных сверх- и слабовязкой жидкости для разных расстояний до преграды. Методом исчезающей вязкости оценены потери на трение и влияние вязкости на гидродинамические параметры затопленной струи. Показано, что для расстояний до преграды порядка 10 радиусов струи влияние вязкости незначительное. Рассчитано время установления процесса. Расчеты выполнены методом конечных элементов с помощью вычислительного пакета ANSYS FLOTRAN.

Приведен обзор работ, выполненных в ИТМ НАНУ и НКАУ по численному моделированию струйных течений, реализуемых в объектах ракетно-космической техники и других приложениях. Для различных задач струйных течений описаны расчетные модели различной сложности ("узкого канала", вязко-невязкого взаимодействия, тонкого вязкого слоя) с учетом и без учета химической неоднородности и химического взаимодействия компонент (горения). Приведены результаты, подтверждающие эффективность разработанного программно-методического обеспечения.

Наведено моделі тепломасообміну та гідродинаміки у ламінарних і турбулентних струменевих потоках. Запропоновано математичну гомогенну модель гідродинаміки двофазного ламінарного струменя, яка містить повну тривимірну систему рівнянь Нав'є - Стокса та враховує вплив сил поверхневого натягу. Це дозволило не задавати просторову конфігурацію поверхні розділу фаз, а розраховувати її положення. За цього основним припущенням даної моделі є взаємне непроникнення фаз. Проведено числові (з використанням запропонованої моделі) й експериментальні дослідження впливу параметрів вимушених коливань на монодисперсність результуючого потоку крапель. Числове моделювання проведено для вертикального та горизонтального струменів. Розпад вертикального струменя змодельовано у вісесиметричній, а горизонтального - у тривимірній постановках. Досліджено вплив частоти й амплітуди коливань на розміри крапель, що утворюються. Визначено вплив параметрів коливань на довжину ділянки струменя, що не розпалася. Проведено моделювання гідродинамічних процесів цитокінезу. Одержані результати добре збігаються з експериментальними даними. На підставі результатів числових досліжень наведено рекомендації щодо оптимізації режимів змушеного дроблення у технологічному обладнанні. З використанням методу ренормалізаційної групи розроблено математичну модель турбулентності, що враховує ультрафіолетову частину спектра енергії турбулентності. З використанням запропонованої моделі турбулентності виконано числові дослідження впливу кута нахилу на осереднені та пульсаційні гідродинамічні характеристики коливного турбулетного імпактного

Розв'язано нові задачі внутрішньої гідромеханіки для потоків в'язкої нестисливої рідини в каналах різного перетину з легкопроникною шорсткістю (ЛПШ) на стінках і на осі. Розроблено фізико-математичні моделі таких потоків у вигляді межових задач спряження для звичайних диференціальних рівнянь (випадок круглої труби) та рівнянь у частинних похідних (некруговий перетин каналу), за яких умови спряження також мають певний ступінь новизни в гідромеханіці. Побудовано алгебричну модель турбулентності для круглої труби з ЛПШ. Запропоновано методику розрахунку гідродинаміки потоків у каналах з ЛПШ. На підставі числового експерименту виявлено закономірності поведінки внутрішніх течій залежно від параметрів ЛПШ (деякі підтверджують відомі дані для плоского випадку, проте є й нові).

Розроблено математичну модель теплоперенесення в циліндричних турбулентних струменях рідини. В основу моделі покладено гіпотезу пригнічення турбулентності біля поверхні поділу рідина - пара поверхневим натягом, що враховується введенням поняття чергованості турбулентності.

Проведен численный анализ гидродинамических и тепловых процессов, происходящих в пульсирующих импактных струях. Исследовано влияние угла наклона, частоты и амплитуды пульсаций скорости потока импактной пульсирующей струи на ее гидродинамические характеристики и теплообмен.

Приведено конструкцію гідростатичного сферичного шарніра із струминною системою регулювання положення сфери. Розглянуто особливості течії в проточній частині шарніра. Вивчено гідростатичний сферичний шарнір через розрахунок гідродинамічних параметрів струминних течій в щілинах гідростатичних опор. Визначено поля швидкостей, тиску, тензорів напружень і тензорів швидкостей деформацій у всьому об'ємі щілини гідростатичної опори. Виведено аналітичні залежності для розрахунку гідродинамічних параметрів течії. Експериментально вивчено вторинні вихрові течії, які виникають в щілині під час взаємодії обмежених струминних потоків, та встановлено їх кількісні характеристики і причини виникнення.

Розглянуто важливу для безпеки АЕС проблему моделювання розповсюдження струменів розплаву коріуму в басейні охолоджувача, що виникає під час розробки пасивних систем захисту від тяжких аварій. Розроблено нелінійну математичну модель струменя в підреакторному басейні однієї з перспективних пасивних систем захисту та надано результати її аналізу та дослідження. Проведений аналіз та результати числового моделювання надали змогу встановити цікаві закономірності системи, що можуть бути корисними як науковцям, так і інженерам-конструкторам пасивних систем захисту від тяжких аварій. Показано можливість нелінійного режиму, схожого на біфуркаційний, за якого струмінь на деякій глибині басейну різко розширюється, внаслідок чого швидко зупиняється та розпадається на краплі в басейні охолоджувача.

Для ньютонівської рідини за несиметричного раптового розширення круглого циліндричного трубопроводу одержано формулу для профілю струменя по лінії нульових швидкостей.

A mathematical model of formation and movement for a vortex pair with finite cross section is developed. In the frame of the model of ideal incompressible fluid, the vorticity dynamics, the pattern of streamlines, and the mixing of particles of the fluid are studied. The problem is solved by the method of discrete vortices.