НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ СЕМИНАР
ПО ГАЗОВОЙ И ВОЛНОВОЙ ДИНАМИКЕ
Заседания 2014/2015, 2012, 2011, 2009/2010, 2008/2009, 2007/2008, 02006/2007, 2006/2005, 2004/2003 учебных годов.
Руководители: академик РАН,
профессор Нигматулин Р.И. и профессор Смирнов Н.Н.
Заседания 2014-2015 учебного года
02.03.2015 г. Моисеева Е.Ф. Исследование взаимодействия нанопузырьков с твердой поверхностью методом молекулярной динамики.
Методами молекулярной динамики реализовано моделирование газового нанопузырька на поверхности твердой неподвижной подложки. Исследована зависимость контактного угла поверхностного нанопузырька от параметров взаимодействия потенциала Леннард-Джонса. Рассчитаны контактные углы, возникающие при движении поверхностного нанопузырька в потоке жидкости с растворенным газом. Проведено моделирование методами молекулярной динамики движения твердой частицы, лежащей на поверхности неподвижной пластины, под действием поверхностного нанопузырька.
Марьин Д.Ф. Методы ускорения молекулярно-динамических расчетов на гибридных ЭВМ.
Работа посвящена разработке методов, направленных на ускорение расчетов методами молекулярной динамики ближнего и дальнего взаимодействий, и алгоритмов их реализации на гибридных вычислительных системах, состоящих из центральных и графических процессоров. В работе приводятся результаты по производительности разработанного программного кода и его примения на ряде задач молекулярной динамики.
16.03.2015 г. Федоров А.И. Программное обеспечение для решения прикладных задач механики пластов.
В докладе отражена общая структура работ по разработке программного обеспечения для решения прикладных задач геомеханики нефтяного пласта.
Описаны общие модели, а также результаты моделирования ряда прикладных задач.
23.03.2015 г. Осипов А.В. Способы повышения эффективности системы подачи воды в струи двигательной установки РКН.
30.03.2015 г. Шайхитдинов Р.З. (Башкирский государственный университет, г. Уфа, д.ф.-м.н., профессор кафедры физической электроники и нанофизики, зав. лабораторией динамики гетерогенных систем ). ОБРАЗОВАНИЕ УПОРЯДОЧЕННЫХ СТРУКТУР В КОМПЛЕКСНОЙ ПЛАЗМЕ
1. механизм возникновения эффекта динамического запирания в дисперсных средах. Предлагается механизм возникновения эффекта динамического запирания, экспериментально наблюдаемого в обратных водоуглеводородных эмульсиях и суспензиях. Суть этого механизма заключается в том, что дисперсионная среда, протекая в сужающемся пространстве между жидкими или твердыми частицами дисперсной фазы, ускоряется, вследствие чего в этой области сужения, согласно уравнению Бернулли, давление падает. Это приводит к возникновению разности давлений в пространстве между частицами дисперсной фазы и внешними их сторонами и соответственно - к образованию упорядоченной структуры из этих частиц, что является причиной запирания входа капилляров.
2. Механизм притяжения одноименно заряженных макрочастиц в пылевой плазме. Выносится на обсуждение предлагаемый докладчиком ранее механизм притяжения одноименно заряженных макрочастиц, основанный на взаимодействии магнитных полей, возникающих вследствие дрейфа ионов в зарядовом слое вокруг пылинок под действием электрического поля. Рассматривается вклад в возникновении притяжения других эффектов («ионный ветер» - аналог динамического запирания, влияние слоя положительного пространственного заряда вокруг пылинок, явление катафореза).
3. Работы, выполняемые в лаборатории динамики гетерогенных систем ФТИ БашГУ.
3.1. Исследование ударно-волнового воздействия на жидкие углеводороды
- очистка дизельного топлива от серы;
- реакция Фишера-Тропша – вариант конверсии попутного нефтяного газа в жидкие углеводороды.
3.2. Воздействие ударных волн на твердые тела в жидкости
- обогащение руды, измельчение;
- получение нанопорошков.Доклад будет состоять из трех частей: 1-2 – подробное изложение, ч.3 имеет лишь информационный характер.
06.04.2015 г. Савин А. С., д.ф.-м.н., проф. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана. ВОЗМУЩЕНИЕ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ОСОБЕННОСТЯМИ В ТОЛЩЕ ЖИДКОСТИ
Рассмотрена плоская и пространственная задачи о возмущении ледяного покрова точечной гидродинамической особенностью (источником, диполем), начинающей равномерное и прямолинейное движение по горизонтали в изначально покоящейся жидкости. Показано, что в зависимости от толщины льда и скорости гидродинамической особенности на границе раздела жидкости и льда могут устанавливаться стационарные волны двух различных типов. Приведены примеры численного исследования таких волн.
20.04.2015 г. Вановский В.В., Петров А.Г. Условие резонансного дробления газового пузырька в акустической волне в жидкости. ИПМех РАН.
Рассматриваются нелинейные вынужденные колебания одиночного газового пузырька в поле акустической волны, с учетом диссипации и в условиях резонанса между радиальной и деформационной модой колебаний 2:1.
Вследствие нелинейного взаимодействия между модами происходит перекачка энергии из радиальной в резонансную деформационную моду. Для описания системы используется система уравнений Гамильтона колеблющегося пузырька с двумя степенями свободы, полученная авторами в предыдущих работах, и модифицированная для учета диссипации и вынуждающей силы. Система уравнений разрешается с помощью метода осреднения Крылова-Боголюбова. Доказывается устойчивость полученного решения.
Показано, что вследствие резонанса между модами, амплитуда деформационной моды будет значительно превышать амплитуду радиальной. Выведен эмпирический критерий дробления пузырька для двух случаев: а) акустическая волна быстро включается (характерное время включения также получено) и дробление наиболее вероятно происходит во время переходного процесса; б) акустическая волна плавно увеличивает свою амплитуду и дробление происходит при достижении ей максимума амплитуды.
09.05.2015 г. Завойчинская Э.Б. Теория поэтапного накопления повреждений в металлах при простом циклическом нагружении.
Феноменологическая модель усталостного разрушения металлов как поэтапного процесса образования, развития и слияния дефектов на микро-, мезо- и макроуровнях (типа хрупких микро- и макротрещин) и ее применение в расчетах долговечности протяженных конструкций при эксплуатационном нагружении и оценке их безопасной эксплуатации.
08.09.2014 г. Сибгатуллин И.Н. Анализ теплового баланса атмосферы с помощью одномерной радиационно-конвективной модели.
Рассматривается одномерная радиационно-конвективная модель теплового
баланса атмосферы. Основное отличие от известных моделей заключается том,
что уравнение баланса энергии решается совместно с уравнениями сохранения
массы и импульса. Проводится сравнение и экспериментальными базами данных потоков излучения на земной поверхности и различных высотах.
Обсуждается тепловой баланс на поверхности Земли и океана, критерии устойчивости равновесных состояний атмосферы, различные способы моделирования коэффициента вертикального турбулентного переноса тепла и пассивных примесей. С помощью предварительных расчетов показано влияние изменения уровня углекислого газа в атмосфере.
13.10.2014 г. Никабадзе М.У. Задачи на собственные значения тензора и тензорно-блочной матрицы любого четного ранга с некоторыми приложениями к механике. МГУ им. М.В.Ломоносова, МГТУ им. Н.Э.Баумана.
Рассмотрены задачи на собственные значения тензора и тензорно-блочной матрицы любого четного ранга. Даны соотношения, выражающие классические инварианты тензора любого четного ранга как через тензоры и расширенные тензоры миноров, так и с помощью тензоров и расширенных тензоров алгебраических дополнений этого тензора. Получены также формулы, выражающие классические инварианты тензора любого четного ранга через первые инварианты степеней этого тензора. Приведены и обратные к этим формулам соотношения.
Сформулированы некоторые определения, утверждения и теоремы, касающиеся тензоров, а также тензорно-блочной матрицы любого четного ранга. В явном виде построена полная ортонормированная система собственных тензоров симметрического тензора, а также полная ортонормированная система собственных тензорных столбцов симметрической тензорно-блочной матрицы. Как частный случай, рассмотрены тензор и тензорно-блочная матрица четвертого ранга. Доказана положительная определенность тензорно-блочной матрицы тензоров модулей упругости. В микрополярной теории характеристическое уравнение тензорно-блочной матрицы имеет 18 положительных корней, считая каждый корень столько раз, какова его кратность. Поэтому полная ортонормированная система собственных тензорных столбцов тензорно-блочной матрицы состоит из 18 тензорных столбцов. Дано каноническое представление тензорно-блочной матрицы, на основании которого в свою очередь даны канонические записи удельной энергии деформации и определяющих соотношений.
Введено в рассмотрение понятие символа структуры тензорно-блочной матрицы и дана классификация тензорно-блочной матрицы тензоров модулей упругости микрополярной линейной теории упругости анизотропных тел, не обладающих центром симметрии. Все линейные анизотропные микрополярные упругие материалы, не обладающие центром симметрии в смысле упругих свойств, разделяются на 18 классов по числу различных собственных значений, а классы в зависимости от кратностей собственных значений подразделяются еще на подклассы. Все сказанное выше в равной мере относится к линейной микрополярной теории упругости анизотропных тел, обладающих центром симметрии. В этом случае достаточно изучить внутреннюю структуру каждого из двух положительно-определенных тензоров модулей упругости в отдельности. В последнем случае, в отличие от классического случая, характеристическое уравнение для каждого тензора модулей упругости имеет 9-ю степень (в классической теории упругости характеристическое уравнение имеет 6-ю степень). Показано, что если производить классификацию множества положительно определенных симметричных тензоров четвертого ранга, то в итоге получаются 9 основных классов по числу различных собственных значений, а классы в зависимости от кратностей собственных значений подразделяются еще на подклассы. Всего имеем 256 подклассов (в классическом случае имеем 6 классов, которые состоят из 32 подклассов). При этом если каждому анизотропному материалу соответствуют тензоры модулей упругости одинаковой структуры, то число анизотропных материалов равно 256. Если тензоры модулей упругости имеют одинаковый символ структуры, а принадлежат различным подклассам, то число линейно упругих анизотропных материалов, обладающих центром симметрии в смысле упругих свойств, равно 12870.
Если тензоры имеют различную структуру, то число материалов будет 65536. Число не обладающих центром симметрии анизотропных материалов равно 65536×2=131072.
В явном виде построена полная ортонормированная система собственных тензорных столбцов тензорно-блочной матрицы тензоров модулей упругости с помощью 153 независимых параметров, а также полная ортонормированная система собственных тензорных столбцов тензорно-блочно-диагональной матрицы тензоров модулей упругости с помощью 72 независимых параметров и полная ортонормированная система собственных тензоров для положительно определенного симметричного тензора модулей упругости микрополярной теории упругости с помощью 36 независимых параметров. Н.И. Остросаблин в классической теории упругости в явном виде построил полную ортонормированную систему собственных тензоров для тензора модулей упругости с помощью 15 независимых параметров. Рассмотрена классификация и классических анизотропных материалов.
Найдены собственные значения и собственные тензоры для классических материалов кристаллографических сингоний в отличной от полученных Н.И. Остросаблиным форме, а также для некоторых микрополярных материалов.
20.10.2014 г. Гувернюк С.В., Чулюнин А.Ю. ПРИНЦИП КАЛИБРОВКИ ТОНКИХ КАНАЛОВ НЕОДНОРОДНОСТИ КАК СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ТЕЛ.
Аэродинамический след за твердой частицей, тепловой шлейф за областью внешнего энергоподвода, продольный вихрь от боковой кромки несущей поверхности, – представляют собой типичные примеры искусственных каналов неоднородности в газовом потоке, которые в ряде случаев могут быть причиной существенной перестройки расположенных вниз по потоку ударно-волновых и отрывных газодинамических конфигураций. Воздействуя на сверхзвуковой поток в малых областях, можно эффективно управлять крупномасштабными газодинамическими течениями за счет формирования искусственных каналов неоднородности.
Хотя способы воздействия на поток могут иметь разную физическую природу и, соответственно, результирующие аэродинамические следы имеют различную структуру неоднородности, фундаментальные механизмы влияния этих каналов неоднородности на ударно-волновые конфигурации и аэродинамические характеристики тел определяются, в главном, динамическим инвариантом поперечного распределения газодинамических параметров в ядре неоднородности.
27.10.2014 г. Хасанов Х.Х. Спиральные структуры в сверхзвуковой газовой струе.
Разработано и протестировано новое устройство - динамический излучатель, генерирующий сужающуюся спирально-витую структуру в затопленных недорасширенных сверхзвуковых потоках.
Истекающая струя газа излучает в оптическом диапазоне, и при приложении внешнего высокочастотного электромагнитного поля ее излучение усиливается.
После взаимодействия струи с различными подложками на них появляются кристаллические образования из различных элементов.
Самофокусировка струи сопровождается втягиванием в нее окружающего воздуха.
Обнаружено световое излучение спирально-витой струи.
Явления, возникающие в динамическом излучателе, требуют дальнейших углубленных исследований, так как они могут иметь как практическую, так и теоретическую важность.
17.11.2014 г.
Фасхеев И.О. Моделирование процессов в пористых наполненных средах с учетом.
Кафедра теории упругости.
Механические свойства моделей многофазных сред включают свойства сопротивления деформированию отдельных фаз, характеристики связности, выражающие взаимное влияние фаз друг на друга, соотношения, описывающие взаимное превращение фаз, а также соотношения, выражающие внутренние кинематические связи гетерогенной системы и силовые интерактивные взаимодействия фаз при их относительном движении. Интерактивные взаимодействия играют важную роль в подобных моделях, определяя характер механических процессов, происходящих в многофазных средах.
В настоящем докладе будет изложено содержание диссертации автора на соискание степени кандидата физико-математических наук. Будут приведены решения задач о течении жидкости (газа) сквозь твердый пористый каркас для различных режимов течения и различной геометрии каркаса (плоский, сферический, цилиндрический слои) в случае малых деформаций каркаса.
Помимо случая малых деформаций будет рассмотрена задача о поперечном течении жидкости сквозь плоский пористый слой при конечных деформациях.
24.11.14 г. Светушков Н.Н. (Ин-т океанологии РАН. «МЕТОД СТРУН В ЗАДАЧАХ ТЕПЛО- МАССООБМЕНА».
В докладе описана разработанная вычислительная программная среда, позволяющая находить решения начально-краевых задач теплопроводности и распределение температурных полей для геометрически сложных изделий, в том числе и из композиционных материалов, вусловиях внешнего теплового воздействия. В качестве расчетного метода используется новый алгоритм, названный «методом струн», при котором уравнения в частных производных сводятся к эквивалентной системе интегральных уравнений. Проанализированы недостатки существующих методов расчета и численных схем. Показаны преимущества разработанного подхода, в том числе возможность эффективного распараллеливания, что является действительно актуальным при решении задач теплопроводности для пространственно протяженных объектов, к которым относятся прокатные валки. Интегральное описание, предлагаемое в работе, позволяет не только более эффективно моделировать процессы теплопередачи, подавляя осцилляционный характер поведения решения в случае больших градиентов температур, но и естественным образом учитывать мелкомасштабный неоднородный характер изделия. Немаловажным преимуществом алгоритма является возможность оценивать точность получаемого численного решения по функции невязки в системе интегральных уравнений.
Руководители: академик РАН,
профессор Нигматулин Р.И. и профессор Смирнов Н.Н.
Заседания 2012 учебного года
10 сентября 2012 г. Канель Г.И. Ударные волны в релаксирующих конденсированных средах.
17 сентября 2012 г. Хабеев Р.Н. Исследование изменчивости течений вод в Северной Атлантике под действием меняющегося климата.
24 сентября
