Створено математичну модель генерації та проходження звуку в каналах з регулярною та нерегулярною геометрією. Досліджено вплив локальної нерегулярності геометрії каналу, механічних властивостей його стінки та витратних характеристик течії на поле пульсацій тиску за нерегулярністю, а також на коливальні й акустичні поля каналів і одержано відповідні співвідношення та кількісні оцінки для кореляційно-спектральних характеристик зазначених полів. У характеристиках звукових полів та поля пульсацій пристінного тиску виявлено ознаки, що доводять наявність нерегулярності геометрії у каналі. Установлено взаємозв'язок цих ознак з параметрами течії, каналу та нерегулярності. Визначено, що спектральні характеристики звукових полів і поля пульсацій пристінного тиску, згенерованих течією у каналі, значно чутливіші за їх просторові характеристики до локальних змін геометрії каналу, механічних властивостей його стінки та витратних характеристик течії. З'ясовано умови, за яких існючі моделі поля пульсацій тиску на плоскій стінці можна використовувати для опису поля пульсацій тиску, яке виникає на поверхнях циліндричних конструкцій регулярної та нерегулярної геометрії за їх взаємодії з внутрішньою течією. Розроблено теорію генерації звуку обмеженою областю збуреної течії у нескінченному прямому жорсткостінному каналі, яка враховує наявність диполів на його стінці і найбільш імовірний нерівномірний характер розподілу квадрупольних і дипольних джерел звуку у займаних ними областях. Наведено новий аналітично-числовий метод розв'язування зв'язуваних задач акустичного випромінювання течій у каналах з локальними нерегулярностями геометрії у вигляді звужень. Розроблено рекомендації щодо використання результатів дослідження під час створення неінвазивних акустичних методів діагностики локальних нерегулярностей геометрії каналів.

  Скачати повний текст

Установлено кількісні взаємозв'язки між геометричними параметрами зануреної струминної оболонки та частотою генерованого акустичного сигналу, амплітудно-частотними характеристиками струминних гідродинамічних випромінювачів (ГДВ), спектром генерованого звуку; між швидкістю потоку та рівнем і частотою генерованого акустичного сигналу, яка суттєво знижується зі зростанням швидкості; між гідростатичним тиском у рідині, її властивостями, рівнем і частотою цього сигналу, які суттєво зростають з підвищенням тиску за оптимальної швидкості струменя на виході сопла; між геометричними параметрами, властивостями двофазного середовища, швидкістю струменя та частотою пульсації квантуючої області між соплом і перешкодою струминного ГДВ. Запропоновано акустичну модель коливань струминної оболонки ГДВ та розв'язано межову задачу про випромінювання звукових хвиль цією оболонкою. Одержано вираз для залежності частоти пульсацій кавітуючої області від її геометричних параметрів, властивостей двофазного середовища та швидкості потоку рідини струминної оболонки. Для дослідження струминних ГДВ застосовано математичну модель коливань занурених струминних оболонок. Одержано аналітичні залежності для здійснення розрахунків, а саме: частоти основної (нижчої) гармоніки генерованого звуку для двох типів розглянутих джерел звуку; амплітудно-частотних характеристик струминних ГДВ прямо- та протиточного типу; спектра сигналу, генерованого зануреними кільцевими струменями. Розроблено новий спосіб визначення міцності рідини на розрив шляхом виміру частоти нижчої гармоніки генерованого звуку та гідростатичного тиску у робочій ємності. Проведено експериментальні дослідження акустичних характеристик струминних ГДВ з розвинутою кавітацією, зокрема за умов високого гідростатичного тиску у різних робочих рідинах, а також ерозійної активності ближнього поля струминних ГДВ за надмірного статичного тиску. Виявлено кореляцію між нелінійним згасанням негармонійних акустичних імпульсів і ерозійною активністю у ближньому полі цих джерел звуку.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження зв'язної системи рівнянь термопружна пластина + газ, що описує поведінку термопружної пластини фон Кармана та збуреного потоку газу, та її редукції до системи рівнянь із запізненням, що описує поведінку лише пластини. Доведено коректну розв'язність повної системи пластина + газ для будь-якої швидкості потоку газу за умов урахування інерції обертання елементів пластини та для дозвукової швидкості потоку газу у випадку нехтування інерцією обертання. Встановлено, що у випадку дозвукової швидкості потоку газу будь-який розв'язок системи прямує до множини її нерухомих точок. Зроблено зведення повної задачі до системи рівнянь із запізненням і доведено коректну розв'язність одержаної системи. Визначено умови на параметри задачі, за яких відповідна динамічна система має компактний глобальний атрактор скінченної фрактальної розмірності.

  Скачати повний текст

Вивчено взаємодію межового шару на твердій поверхні з крупномасштабними вихоровими збуреннями в потоці в'язкої рідини на підставі числового розв'язку нестаціонарних рівнянь Нав'є - Стокса в змінних завихреність - функція течії. Розглянуто процес спотворення форми вихору Ламба та його руйнування у разі взаємодії з гострою кромкою пластини, залежність інтенсивності взаємодії від початкових параметрів вихору та його положення відносно пластини. Показано вплив проходження вихору або пари вихорів на межовий шар на її різних боках. Досліджено параметри обтікання пластини за умов відсмоктування рідини через відвідний канал, розташований під різними кутами до поверхні. Показано існування безвідривного обтікання у каналі та у зовнішньому потоці залежно від кута нахилу каналу, інтенсивності відсмоктування та числа Рейнольдса. Вивчено структуру потоку у разі обтікання поверхні зі значною геометричною неоднорідністю у вигляді однієї або декількох виїмок різної форми та розміру. Проаналізовано характерні особливості течії всередині виїмок та її вплив на основний потік. Показано існування стаціонарного та квазіперіодичного режимів обтікання. Виявлено типові частотні характеристики коливань потоку в режимі зсувного шару.

  Скачати повний текст

Висвітлено питання розвитку енергетичної моделі взаємодії турбулентного промежового шару з деформівною поверхнею, що враховує кінематичні та динамічні взаємодії турбулентного потоку та поверхні в'язко-пружного покриття. Запропоновано визначати межові умови для примежового шару на податливій поверхні як розв'язок нестаціонарної задачі коливання тривимірного в'язко-пружного шару змінної товщини, скінченної довжини та ширини під дією випадкових локальних імпульсних навантажень з інтенсивністю та масштабами, що визначаються викидами з в'язкого підшару турбулентного примежового шару. Досліджено закономірності динамічної та кінематичної поведінки в'язко-пружного шару за дії локального імпульсного навантаження. Показано роль змінюваності його товщини та геометрії у формуванні хвильового поля на поверхні. Вивчено поведінку у часі кінетичної, потенційної, сприйнятної та поглиненої енергії. Визначено умови максимального поглинання енергії імпульсного навантаження залежно від параметрів в'язко-пружного шару та тривалості дії навантаження. На базі запропонованої моделі взаємодії проведено числовий розрахунок зниження опору тертя на поверхні в'язко-пружного покриття скінченних розмірів залежно від його властивостей.

  Скачати повний текст

Розроблено метод визначення аерогідродинамічних характеристик тілесного профілю у несталому потоці в'язкої нестисливої рідини, розташованого поблизу поверхні розподілу тілесного профілю в'язким потоком нестисливої рідини. Поверхня моделюється нерухливою межею з природними межовими умовами "прилипання" потоку. Одержано адекватну поставленому завданню систему межових інтегральних рівнянь. Досліджено потенціали нових типів, узагальнюючих відомий клас сингулярних інтегралів типу Коші, а також для нових фундаментальних рішень оператора Клейна - Гордона - Фока. Побудовано квадратурно-інтерполяційний метод розв'язання одержаної системи межових інтегральних рівнянь. Одержано аерогідродинамічні характеристики тілесного профілю, які добре збігаються з експериментальними даними.

  Скачати повний текст

Побудовано координатні функції, які задовольняють рівняння руху всередині області та частину крайових умов задач. Проведено чисельну реалізацію проекційного методу для даних порожнин з і без урахування поверхневого натягу. Запропоновано спосіб знаходження головного вектору та головного моменту гідродинамічних сил, які діють на посудину. Досліджено тип особливостей у кутових точках розв'язків двовимірної задачі із в'язкою рідиною та просторової задачі з ідеальною рідиною. Побудовано координатні функції, які повторюють ці особливості. Продемонстровано, що застосування даних особливих координатних функцій дозволяє одержувати на порядки точніші розв'язки порівняно з випадком, коли використовуються лише гладкі координатні функції.

  Скачати повний текст

Побудовано координатні функції, які задовольняють рівняння руху всередині області та частину крайових умов задач. Проведено чисельну реалізацію проекційного методу для даних порожнин з і без урахування поверхневого натягу. Запропоновано спосіб знаходження головного вектору та головного моменту гідродинамічних сил, які діють на посудину. Досліджено тип особливостей у кутових точках розв'язків двовимірної задачі із в'язкою рідиною та просторової задачі з ідеальною рідиною. Побудовано координатні функції, які повторюють ці особливості. Продемонстровано, що застосування даних особливих координатних функцій дозволяє одержувати на порядки точніші розв'язки порівняно з випадком, коли використовуються лише гладкі координатні функції.

  Скачати повний текст

Розглянуто реологічну поведінку розбавлених суспензій, які проявляють неньютонівські властивості, що обумовлені дисперсійним середовищем або формою завислої частинки. Виявлено, що додавання у нелінійно-пружнов'язку рідину жорстких сферичних частинок за малої концентрації останніх призводить до послаблення неньютонівських властивостей суспензії. Визначено: розбавлена суспензія жорстких діелектричних еліпсоїдів обертання у ньютонівській рідині під дією електричного поля проявляє наступні неньютонівські властивості: аномалію в'язкості, анізотропію фізичних властивостей, пружнов'язкість, нелінійність на несиметричність тензору напружень. Побудовано реологічні рівняння стану анізотропної рідини другого порядку, на основі яких та за результатами двох попередніх досліджень зроблено якісне припущення щодо підсилення неньютонівських властивостей розбавленої суспензії жорстких еліпсоїдів обертання у нелінійно-пружнов'язкій рідині, що моделюється рідиною другого порядку.

  Скачати повний текст

Досліджено фізичні механізми процесів, що відбуваються на межі газ - тверде тіло, встановлено закономірності газодинамічних характеристик і мікроскопічних властивостей у нерівноважних системах "розріджений газ - ядерна мембрана". Розглянуто вплив взаємодії молекул газу з поверхнею твердого тіла на характеристики ізотермічного плину газів у каналах різної форми. Отримано аналітичні вирази для коефіцієнтів газотермічного руху газової суміші будь-якого розрідження в каналах за задовільної частки дифузійного відбиття і неізотермічного плину газу в каналах різної довжини для моделі взаємодії газ-тверде тіло. Проведено числові розрахунки плоского неізотермічного руху однокомпонентного газу за задовільного розрідження та співвідношення довжини каналу до його висоти з урахуванням теплової проникності бічної поверхні. Надано оцінку кінетичним коефіцієнтам руху газів в ультратонких каналах, діаметр яких порівняно з молекулярними розмірами. Проведено аналіз отриманих експериментальних даних та їх порівняння з теоретичними результатами моделювання руху газів у каналах. Виявлено ефекти, пов'язані з обміном енергією та імпульсом між фазами в системі газ - адсорбат - мембрана. Досліджено процеси переносу енергії та імпульсу молекул під час взаємодії газів з поверхнею.

  Скачати повний текст

Узагальнено нелінійну модель генерації хвиль локальними неоднорідностями у рідині скінченної глибини для випадку багатошарових та намагнічуваної (двовимірний випадок) рідин. Проаналізовано вплив магнітних параметрів на поширення лінійних поверхневих хвиль у магнітній рідині зазначеної глибини без неоднорідності. Отримано розв'язок тривимірної лінійної задачі про генерацію поверхневих хвиль набіганням однорідного потоку на два витоки, що дало змогу дослідити вплив числа Фруда та відстані між витоками на зміну форми вільної поверхні. Значну увагу приділено впливу фізичних параметрів моделі на розповсюдження гармонічних хвиль у тришаровій рідині.

  Скачати повний текст

На підставі використання методу віддзеркалення гідродинамічних джерел, що моделюють пухирець, від граничних поверхонь, з урахуванням допущень про ідеальність рідини, потенційності течії та ігноруючи сили тяжіння створено нову тривимірну модель динаміки розвитку кавітаційного пухирця з урахуванням впливу сусідніх пухирців і граничних поверхонь різної жорсткості та кривизни. Виявлено резонансний характер розвитку пухирців, на підставі якого обмежено діапазон їх розмірів під час розрахунку режимів кавітаційного очищення виробів складної форми. Розроблено новий підхід для опису механізму руйнування поверхонь різної твердості та кривизни під час захлопування біля них кавітаційних пухирців, що дозволяє контролювати ударні тиски на граничній поверхні та швидкості мікропотоків рідини біля неї. Вперше проведено аналітичне дослідження резонансних явищ, що виникають під час захлопування кавітаційних пухирців у обмеженому просторі. Розроблено та впроваджено методику боротьби з паразитними резонансами у технологічному та оброблюваному устаткуванні. Наведено практичні рекомендації та методики розрахунку режимів роботи кавітаційних ванн під час очищення виробів складної форми, що дозволяють досягти максимального швидкого руйнування заданого забруднення за мінімального руйнування складної поверхні виробу, уникаючи появи паразитних резонансів у технологічному та оброблювальному устакуванні.

  Скачати повний текст

Вивчено гідродинаміку і теплообмін потоку рідини в плоских щілинних і концентричних кільцевих мікроканалах за ламінарного режиму течії. Розглянуто ізотермічну течію рідини в мікроканалах з гідравлічно гладкими і шорсткими поверхнями на основі методів теплофізичного і натурного моделювання. Проведено натурне дослідження гідродинаміки перегрітого потоку рідини в гідравлічно гладких мікроканалах. Проаналізовано одно- та двосторонній теплообмін за вимушеного ламінарного руху рідини. Розроблено розрахункові методики і зразки нового високоефективного теплотехнічного обладнання.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено питання виникнення, розвитку та стабілізації нестійких гідродинамічних вихорових рухів у нестисливій рідині. Досліджено точні нестаціонарні розв'язки нелінійних рівнянь Нав'є - Стокса у циліндричній і сферичній системах координат. Описано основні механізми нестійкості (з урахуванням об'єктного стоку у багатокомпонентних системах з фазовими перетвореннями та вертикальних потоків з ненульовим градієнтом швидкості) та механізми її стабілізації. У цих системах досліджено особливості вихорового струму та розглянуто механізм виникнення об'ємного стоку. З'ясовано, що для певних випадків нестійкість вихорового руху допомагає пояснити одержані експериментальні результати чи спостережувані явища, а для інших - передбачити нові ефекти, які можна перевірити за умов досліду.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено модифіковану модель випромінюючої системи, за допомогою якої обгрунтовано утворення локалізованої кавітаційної області та розрив суцільності струменю, що обмежує дану область, з вибухоподібним викидом її вмісту. Описано механізм гідродинамічного звукоутворення затопленими струменями рідини. Вперше на базі даної моделі теоретично одержано залежність основної частоти генерованих коливань від гідродинамічних і геометричних параметрів випромінюючої системи. Уточнено залежності даної частоти від швидкості струменя рідини, відстані між соплом і перешкодою та радіуса сопла. Виявлено, що зі збільшенням даних параметрів частота спадає, що добре узгоджується в абсолютних одиницях вимірювання з дослідними залежностями. Удосконалено модифіковану модель формування вторинної кавітаційної області, а також вперше оцінено кут розширення турбулентного струменя та частину його, яка використовується на її формування. Проаналізовано зміну тиску в порожнині протягом періоду коливань, розраховано максимальне значення надлишкового у порівнянні з навколишнім тиску, за якого відбувається вибух порожнини, та встановлено, що перед викидом вмісту даної області вихор тороідальної кавітаційної області гальмується. Вперше фізично й теоретично обгрунтовано й експериментально показано можливість використання енергії захлопування кавітаційних бульбашок і областей для нанесення супертонких оксидних нанопокриттів на різні металеві поверхні, що реалізовано за допомогою спеціально розробленого фізичного прикладу.

  Скачати повний текст

Використано лазерно-доплерівську методику вимірювань для дослідження розподілу швидкостей фаз і концентрацій частинок у двофазовому турбулентному потоці в горизонтальній трубі та ламінарному примежовому шарі на плоскій пластині, сегменті та конусі. Вперше встановлено немонотонний характер розподілу частинок по поперечному перерізу пограничного шару. З використанням ейлерового підходу побудовано сім'ю математичних моделей двофазових течій у трубах, струменях і примежових шарах. Висунуто гіпотезу про те, що для реальних сипких матеріалів полідисперсність частинок і пов'язаний з нею механізм міжчастинкових зіткнень є найважливішими чинниками, які визначають розподіл параметрів течії. Розроблено оригінальну алгебричну модель замикання рівнянь руху частинок. Результати числових досліджень різних типів двофазових течій добре узгоджуються з експериментом, що підтверджує прийняту гіпотезу. Впроваджено нові методи розрахунку ряду важливих для практики процесів і пристроїв, пов'язаних з течією полідисперсної двофазової суміші.

  Скачати повний текст

Вивчено пристінні суперкавітаційні та бризкові течії з використанням методу гідродинамічного експерименту, який передбачає обробку й узагальнення одержаних результатів. Визначено основні параметри та загальні закономірності утворення пристінних суперкаверн на тілах обертання та плоских поверхнях. Показано вплив примежового шару на розмір пристінних каверн, за умови - розміри кавітатора менші розмірів примежового шару. З використанням методу осереднення швидкості у шарі та залучення до розрахунку ефективного числа кавітації одержано формули обчислення для кавітаційного опору пристінних суперкаверн. Увагу приділено струменевим і бризковим течіям, які виникають всередині пристінних сеперкаверн. Експериментально та шляхом числового моделювання одержано оптимальні параметри розподіленого вдуву газу, коли зменшення опору досягає максимального значення. Виявлено перевагу реберчастих поверхонь у реалізації механізму зменшення бризкового опору. Розроблено комп'ютерні підпрограми для проектування форми суперкавітуючих об'єктів з урахуваннями форми каверн і зазору у пристінних суперкавернах, а також для розрахунку параметрів пристінних суперкавітаційних і бризкових течій. Удосконалено методику дослідження глісування тіл обертання у карні, з використанням якої виявлено залежність коефіцієнта підйомної сили від кута атаки, глибини занурення задньої кромки та відношення діаметрів тіла обертання та суперкаверни.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено проблемі визначення гідродинамічних параметрів плівкових течій аномально-в'язких рідин на конічних поверхнях, що застосовуються в харчовій, фармацевтичній, хімічній промисловостях. За результатами досліджень плину в тонких рідинних шарах поверхонь різного типу узагальнено та проаналізовано основні закономірності таких течій. Встановлено, що відмінною рисою плівкової течії на конічній поверхні, на відміну від плоских і циліндричних, є той фактор, що течія на них відбувається уздовж поверхні з кривизною, яка змінюється за довжиною. У процесі створення математичної моделі в якості вихідного використано положення про взаємозв'язок плівкової течії на конічній поверхні з течією у розподіленому пристрої, що забезпечує перехід від напірної течії до течії у плівці. Знайдено функцію, що коректує відмінність у визначенні таких інтегральних характеристик потоку, як щільність зрошення та товщина плівки для конічної поверхні в порівнянні з циліндричною. Фізичне моделювання здійснено на експериментальному стенді з використанням модельних рідин, в якості яких обрано водні розчини полівінілового спирту та карбоксиметилцелюлози різної концентрації. Експериментально отримано залежності, що визначають вплив кута поверхні на щільність зрошення, зміну товщини плівки за довжиною залежно від реологічних властивостей середовища і кривизни поверхні, відповідне критеріальне співвідношення, що характеризує розглянуту течію. На підставі отриманих аналітичних і експериментальних результатів розроблено методику розрахунку найважливіших характеристик робочих елементів плівкових апаратів, у яких використовуються конічні поверхні. Виявлено ефекти, що супроводжують плівкову течію на конічних поверхнях і зв'язані з поводженням волокнистих включень у плівці.

  Скачати повний текст