Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа

Исследования струйных течений жидкости в присутствии вентилируемой каверны с отрицательным числом кавитации, проведенные в Институте механики МГУ, показали, что при определенных условиях в гидравлической системе возникают кавитационные автоколебания с высокой интенсивностью пульсаций давления. В работе представлены результаты исследования осесимметричной модели генератора импульсных струй с истечением жидкой струи через центральное отверстие в диафрагме и с периферийным поддувом газа за диафрагму. Истечение двухфазной среды наружу осуществлялось через сужающееся коническое сопло. Проведены исследования влияния параметров генератора, а также расстояния до стенки-экрана на эффективность его работы. Обнаружена узкая область сравнительно небольших поддувов, в которой регистрируются колебания давления с высокой частотой, а амплитуда ударных импульсов давления на экране заметно превосходит амплитуду импульсов в низкочастотных режимах генерации. Такой режим может быть следствием развития двухфазных структур на неустойчивой границе струи при ее взаимодействии со стенками сужающегося сопла. Доказательством возможности существования такого режима течения стало решение плоской задачи о взаимодействии конечной струи с наклонной пластиной при различных давлениях на поверхностях струй. Задача решена точно методами ТФКП с помощью квазидвоякопериодических тэта-функций.

Рассмотрено сверхзвуковое течение вязкого газа около верхней поверхности затупленной пластины конечной длины на режиме взаимодействия. Исследовано влияние температурного фактора на возмущение давления, которое инициировалось установкой клина в конце пластины, на аэротермодинамические характеристики течения и распространение возмущений вверх по потоку. Численные расчеты выполнены в рамках решения стационарных двумерных уравнений Навье—Стокса.

Исследована устойчивость пространственно периодических течений однородной и стратифицированной жидкости с учетом придонного трения. Для решения задачи устойчивости использован метод Галеркина с тремя базисными фурье-гармониками. Сформулирована система обыкновенных дифференциальных уравнений для амплитуд фурье-гармоник. Получено решение линеаризованного варианта системы, найдено выражение для инкремента нарастания возмущений. Установлено, что экспоненциальный рост линейных возмущений на нелинейной стадии развития сменяется режимом установления стационарных периодических возмущений в форме замкнутых ячеек. Эти возмущения уменьшают осредненную горизонтальную скорость течения. Получены аналитические выражения для пространственного периода и амплитуды стационарных возмущений.

В приближении Буссинеска рассматриваются свободные внутренние волны в однородно стратифицированной жидкости при учете вращения Земли. Показано, что дисперсионное соотношение при учете горизонтальной компоненты угловой скорости вращения Земли при постоянной частоте волны сводится к каноническому уравнению для кривых второго порядка в плоскости горизонтальных волновых чисел. Если частота волны больше инерционной и меньше частоты Брента—Вайсяля, то изолинии частоты — эллипсы. Если частота волны больше частоты плавучести, то изолинии частоты — гиперболы, если частота волны равна частоте Брента—Вайсяля — то изолинии, две прямые, параллельные направлению на восток. Получены вертикальные волновые потоки импульса в зависимости от направления распространения волны. Показано, что потоки максимальны по модулю в том случае, когда волна распространяется на север или на юг. Проведено сопоставление вертикальных потоков импульса у внутренних и субинерционных волн при одной и той же длине, и максимальной амплитуде волны. Показано, что у субинерционных волн вертикальный поток импульса выше, чем у внутренних волн и с ослаблением стратификации ослабевает.

Рассматриваются вихревые структуры, образующиеся за треугольным крылом при его обтекании сверхзвуковым потоком. Исследуется зависимость этих структур от угла атаки и от числа Маха набегающего потока, а также их влияние на аэродинамические свойства прямого крыла, расположенного вниз по потоку. Рассмотрены режимы M = 2, 3, α = 10°, 14°, 20°. Численные данные получены на многопроцессорной гибридной суперкомпьютерной системе K-60 в ЦКП ИПМ им. М.В. Келдыша РАН.

Представлены результаты численного исследования течения в канале при вдуве кольцевой радиальной струи вдоль поверхности Коанда. Использованы двумерные осесимметричные осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье–Стокса (RANS) в сочетании с уравнениями полуэмпирической модели турбулентности " –ω" SST. Изучено влияние полного давления и ширины радиальной струи на распределения скорости и статического давления, описаны изменения локальной структуры, возникающие при до- и сверхкритическом давлении в струе.