Проведено прямое численное моделирование структуры потоков неизотермических сред на начальных участках гладких труб и труб с гофрированными вставками различной геометрии. Исследовано возникновение и развитие волновых и вихревых возмущений в ламинарном потоке в широком диапазоне переходных чисел Рейнольдса. Показана зависимость вихревой структуры потока от тепловой неравновесности среды, а также геометрии гофрированной поверхности трубы при переходных числах Рейнольдса. Интенсификация возмущений, наблюдаемая в неизотермическом потоке по сравнению с изотермическим потоком при одном и том же числе Рейнольдса, определяется величиной отрицательного градиента вязкости среды относительно поверхности трубы. Получено аналитическое выражение профиля скорости, зависящее от градиента динамической вязкости среды, который имеет точку перегиба внутри теплового пограничного слоя и удовлетворяет необходимому условию неустойчивости течения при уменьшении динамической вязкости среды. Профиль скорости в потоке капельной жидкости теряет устойчивость раньше при наличии холодной стенки трубы, а в потоке газа - в присутствии горячей стенки. На основании численного эксперимента определена зависимость временных и пространственных масштабов вихревой структуры течения от числа Рейнольдса и параметров гофрирования поверхности трубы. Показано, что для определенных соотношений безразмерных длин и амплитуд волнистости поверхности, отнесенных к радиусу трубы, гофрированные вставки могут быть как стабилизаторами течения на начальном участке трубы, так и генераторами низкочастотных возмущений при соответствующем числе Рейнольдса, приводящих к раннему переходу к турбулентности.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж123.6 + Д225.51

Рубрики:

Безнапірний рух рідини. Рух рідини у відкритих руслах

Характеристики і стік наносів (твердий стік)

Шифр НБУВ: Ж Пошук видання у каталогах НБУВ 

На прикладах задач про вимушені коливання вузьких п'єзокерамічних пластинстрижнів з частково електродованими поверхнями або з розрізами електродного покриття розглянуто вплив нерівномірного електричного навантаження на адмітанс і динамічний коефіцієнт електромеханічного зв'язку (КЕМЗ) перетворювачів енергії цього типу. На основі аналізу вітчизняних і закордонних бібліографічних джерел дано широку ретроспективу досліджень у цьому напрямку за останні сто років. В подальших розділах наведено основні співвідношення лінійної теорії електропружності та сформульовано крйові задачі для випадків усталених вимушених коливань тонкостінних п'єзоелектричних резонаторів з поперечною поляризацією. Дано вирази для обчислення енергетичних характеристик процесу, зокрема, динамічного КЕМЗ. Розглянуто ряд конкретних математичних постановок для різних конфігурацій поверхневих електродів. Показано, що, в залежності від характеру навантаження, відбувається суттєва зміна модової структури коливань і амплітудних співвідношень між модами. Наприклад, протифазне збудження коливань є доволі ефективним засобом для виділення обертонів, які відповідають вищим модам, і підвищення таким чином робочих частот резонаторів. Наявність безелектродних ділянок може призводити до певного (хоча й незначного) підвищення КЕМЗ основного резонансу. Наслідком закорочування частини електродів стає поява як непарних, так і парних поздовжніх мод, які не збуджуються при суцільному електродуванні. Розрахунки напруженого стану й адмітансу добре узгоджуються з експериментальними даними про амплітудно-частотні характеристики вимушених коливань п'єзоелектричних пластин з поверхнями, вкритими секціонованими електродами.

Проанализованы процессы смешивания микрожидкостей в прямолинейных микроканалах с прямоугольным поперечным сечением и системой желобков на одной из поверхностей канала. Построена общая методика исследования течения вязкой несжимаемой жидкости в микроканалах с прямоугольным поперечным сечением и разработано модельное представление течения в приближении Стокса. Указанная методика сводится к решению уравнений Стокса для продольной компоненты скорости жидкости (постулируется течение Пуазейля) и решению бигармонического уравнения относительно функции тока для поперечных компонент скорости. На основании сформулированной корректной математической задачи о течении вязкой несжимаемой жидкости в прямоугольном микроканале построены соответствующие аналитические решения. Решение бигармонической задачи искалось в виде суперпозиции решений с симметричным и антисимметричным распределениями функции тока по обеим координатам поперечного сечения канала. Каждое из них представлялось в виде разложения по собственным функциям. Для контроля качества полученных результатов проведен анализ точности выполнения граничных условий на поверхностях микроканала. Показано, что учет пяти слагаемых аналитического решения бигармонической задачи для функции тока в поперечном сечении канала позволяет удовлетворить граничные условия с ошибкой, не превышающей 0,1 % по отношению к скорости движения границ. Полученные решения для продольной и поперечных компонент поля скорости течения жидкости в рассматриваемой области использованы для анализа процесса смешивания жидкостей при различных начальных условиях. Численное моделирование хода адвекции пассивной жидкости и сравнение полученных результатов с экспериментальными данными позволяют сделать вывод о хорошем соответствии модельных представлений реальному течению в микроканале.

Изучены физические процессы, протекающие в акустических излучателях гидродинамической природы. Устройства такого рода используются для генерации мощных акустических сигналов в водной среде за счет преобразования энергии потока в энергию автоколебательного процесса, развивающегося за счет возникновения кавитационной зоны в фазе разрежения жидкости. Они находят применение в различных технологических устройствах, в частности, в системах очистки твердых поверхностей. Ранее физические модели для различных модификаций таких излучателей были разработаны в первом приближении, постулирующем осевую симметрию звукообразующего объема жидкости. В результате применения метода последовательных приближений были получены предварительные данные относительно второго приближения, вносящего уточнения в представления о геометрии звукообразующего элемента кавитационной природы. В данном исследовании продолжено рассмотрение второго приближения модели на примере противоточной гидродинамической излучающей системы. В его рамках исследованы силовые и энергетические характеристики генерируемых колебаний, в частности, механоакустический КПД излучателя. При этом в качестве базовой выбиралась конфигурация звукообразующего элемента в виде несимметричного бочкообразного объема жидкости. Показано, что для силовых и энергетических характеристик генерируемых колебаний различия между вторым и первым приближениями не являются существенными. Сделан вывод относительно быстрой сходимости примененного метода последовательных приближений при определении интегральных параметров процесса.

Розраховані форми тонких усталених осесиметричних вентильованих каверн для висхідного та низхідного потоків води при різних значеннях числа Фруда і радіусів розташованих у каверні циліндричних корпусів. Показано, що вентиляція збільшує розміри каверн за конічним кавітатором і зменшує довжину донних каверн. Якщо напрямок потоку води на нескінченності протилежний до сили тяжіння, то інтенсивність піддуву не може перевищувати деяке критичне значення для конічних кавітаторів, а також не може бути меншою за деяке значення для донних каверн.