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

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

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 осцилювального турбулетного імпактного струменя. Визначено наявність та розташування зон з негативною турбулетною в'язкістю за різних кутів нахилу струменя.

  Скачати повний текст

Наведено результати дослідження вакуумного ультрафіолетового випромінювання (ВУФ) спектрів катодолюмінесценції молекул і кластерів аргону та криптону, сформованих у надзвукових струменях. Досліджено два конкуруючі канали релаксації енергії екситонів у кластерах (одно- та багатофононний), зумовлені розмірним квантуванням енергії всередині екситонних зон.

  Скачати повний текст

Проведено теоретичне та експериментальне дослідження імпульсних і хвильових рухів ідеальної стислової рідини з рухомими межами та кавітацією. Розроблено математичні моделі ряду гідроімпульсних установок і технологічних процесів. Сформульовано критерії практичної придатності різних моделей. Удосконалено й адаптовано надійні та ефективні числові методи для розрахунку нестаціонарних течій рідини з кавітацією. На модельних і прикладних задачах досліджено дві моделі кавітації: з постійним тиском і постійною швидкістю звуку. Запропоновано спрощену модель кавітації з постійними тиском і постійною густиною. Розв'язано ряд прикладних задач руху рідини з кавітацією. Показано істотний вплив кавітації на параметри течії. Теоретично та експериментально досліджено внутрішню балістику імпульсного водомета (ІВ) та гідрогармати (ГГ) з пороховим приводом. Наведено оцінку впливу різних факторів на параметри установок. Здійснено експериментальні виміри тиску усередині установки, а також імпульсу струменя та швидкості головки. Показано адекватність розроблених математичинй моделей реальним процесам та підтверджено достовірність результатів розрахунків. Розраховано та спроектовано дослідний зразок гідрогармати підвищеної потужності зі змінним робочим органом. Показано, що існуючі теорії є окремими випадками загальної теорії за визначених граничних умов. Запропоновано метод слабко стислової рідини для дослідження впливу її стисливості на параметри ГГ та ІВ. Одержано кількісні оцінки впливу в'язкості та двовимірності течії на параметри ГГ та ІВ. Проведено числове дослідження поширення та взаємодії імпульсних затоплених струменів рідини. Показано можливість ефективного використання імпульсних струменів під водою. Розглянуто динаміку циліндричної та сферичної порожнини та перевипромінювання оболонок у разі використання підводного електричного розряду за різних умов. Вирішено ряд прикладних задач відповідно до різних технологічних процесів на основі електрогідравлічного ефекту.

  Скачати повний текст

Досліджено питання формування зображення газодинамічних об'єктів у системах візуалізації реального часу, адаптації до систем візуалізації реального часу методів опису газодинамічних об'єктів. Розроблено обчислювач описання газодинамічних об'єктів і обчислювач формування даних для візуалізації. Розроблено методи синтезу зображення газодинамічних об'єктів у системах візуалізації реального часу на базі корпускулярної та хвильової теорії світла. Розроблено метод обробки інформації в обчислювачі описання газодинамічних об'єктів в режимі реального часу. Розвинуто метод "великих часток" для описання даних об'єктів стосовно його адаптації до вимог систем візуалізації реального часу. З використанням результатів проведеного дослідження побудовано АСУ ТП нагрівальної печі N 20 КПЦ ЗАТ НКМЗ, м. Краматорськ, а також розроблено літаковий сканер 3-DAS-1 на державному науково-виробничому підприємстві "Геосистема".

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено питання нового перспективного наукового напрямку в механіці суцільних середовищ - проблеми рухомості границь у хвильових задачах механіки рідини, газу та плазми. Сформульовано проблему рухомості границь в механіці рідини, виконано математичну постановку загального вигляду задачі з рухомими границями: метод нелінійного перетворення часу для хвильового рівняння; метод використання інтегральної стисливості середовища в області з рухомими границями; метод використання математичної моделі лінійної антени змінної довжини; метод нестаціонарного конформного відображення для рівняння Лапласа. Виявлено нелінійні ефекти, які є результатом урахування рухомості границь. Розглянуто конкретні прикладні задачі електровибуху в рідині.

  Скачати повний текст

Знайдено нове раніше невідоме сімейство сингулярних періодичних потенціальних гравітаційних хвиль з загостреними гребенями (нерегулярні хвилі), відмінні від відомих стоксових хвиль. Показано, що залежність фазової швидкості даних хвиль від амплітуди (амплітудно-частотна характеристика) має неоднозначний характер в області великих амплітуд, близьких до межової. За кожної амплітуди існують гравітаційні хвилі з двома різними конфігураціями профілю вільної поверхні: хвиля з округлим гребенем (стоксові хвилі) та хвиля з загостреним гребенем (нерегулярні хвилі). Установлено, що ці хвилі мають різні фазові швидкості, енергію, імпульс, що має місце і для субгармонічних гравітаційних хвиль - - модульованих періодичних хвиль великої амплітуди з гребенями різної висоти, які утворюються внаслідок нестійкостей стоксових хвиль. Розроблено новий спектральний метод розрахунку стаціонарних періодичних хвиль для випадку нескінченної глибини, оптимізований для ефективного обчислення крутих хвиль, що мають загострену форму, - узагальнений метод Фур'є розкладів. Запропоновано нову загальну реалізацію методу звичайних Фур'є розкладів для довільної глибини, зокрема для випадку субгармонічних хвиль.

  Скачати повний текст

Розроблено та досліджено нові теплообмінні поверхні з пластинчасто-розрізним оребренням. Із використанням експериментальних і числових методів досліджено середньоповерхневий конвективний теплообмін і течію на ребрах досліджених поверхонь нагрівання за умов вимушеної конвекції у разі поздовжнього омивання їх ребер повітряним потоком. Одержано узагальнювальні залежності для розрахунку теплообміну й аеродинаміки досліджених поверхонь. На підставі результатів аналізу структури потоку в міжреберних каналах цих поверхонь показано, що розрізка ребра призводить до виникнення аеродинамічних ефектів різноманітної природи, які сприяють інтенсифікації теплообміну.

  Скачати повний текст

Досліджено три схеми каналів: з одним завихрювачем і відкритим виходом; з одним завихрювачем і поворотом потоку на виході; з двома завихрювачами та поворотом потоку на виході. Експерименти з гідродинаміки проведено за ізотермічних умов. Експерименти з теплообміну проведено у разі охолодження підігрітого повітря водою. Визначено локальний та середній коефіцієнти теплообміну в каналі. У схемі з одним завихрювачем досягнута найбільша інтенсифікація теплообміну. Виявлено, що в схемі з двома завихрювачами середня інтенсивність теплообміну та гідравлічний опір приблизно на 20 % нижче у разі підведення додаткового супутньо-закрученого струменя повітря в кількості до 6 % від загальної витрати в схемі з одним завихрювачем торець каналу незначно збільшує теплообмін, а в схемі з двома завихрювачами знижує його. Поворот потоку на виході збільшує гідравлічні втрати в каналі і за цього незначно збільшує інтенсивність теплообміну. За теплогідравлічними характеристиками вивчені схеми закрутки потоку приблизно дорівнюють схемам з поверхневими ребрами-турбулізаторами за оптимальних параметрів оребрення.

  Скачати повний текст

Досліджено взаємодію ударних хвиль з примежовим шаром за наявності тепло- та масообміну з обтічною поверхнею. Розроблено програмно-методичне забезпечення моделювання надзвукових течій на основі повних нестаціонарних тривимірних і спрощених осереднених за Рейнольдсом рівнянь Навьє - Стокса стисливого газу, записаних у довільних криволінійних координатах. Запропоновано модифікації неявних підвищеної точності та змішаних явно-неявних скінченнорізницевих алгоритмів з використанням компактних апроксимацій четвертого порядку. Проведено порівняльний аналіз впливу тепло- та масообміну на структуру дво- та тривимірних надзвукових відривних течій, викликаних взаємодією ударної хвилі з примежовим шаром. Отримано залежності для параметрів подібності відривних надзвукових течій від умов тепло- та масообміну з обтічною поверхнею. Показано, що механізм впливу теплообміну на структуру надзвукових відривних течій є фактично однаковим для двовимірних та тривимірних випадків. З'ясовано, що можливості керування відривом потоку за допомогою теплообміну в просторових течіях незначні в порівнянні з двовимірними течіями.

  Скачати повний текст

Наведено числено-аналітичні розв'язки для гідроакустичних хвилеводів з параметрами, що мають суттєві зміни на його трасі. Зазначено, що у даних моделях використання обчислювальної схеми з малим параметром уже не є ефективним і, як правило, застосовуються чисельні методи. Використано метод нормальних мод для побудови загальних розв'язків у деяких елементарних областях, де рішення будуються у вигляді суми стоячих і поширюваних хвиль з невизначеними коефіцієнтами; використання умов на стінках хвилеводів і безперервності звукових полів призводять до нескінчених систем лінійних алгебричних рівнянь відносно невизначених коефіцієнтів у загальному розв'язку. Досліджено хвилеводи з твердим східчастим дном, поміщеним усередину тілом циліндричної форми (плаваючим тілом циліндричної форми), східчастим "рідким" дном на твердій підставі. Установлено, що коли у хвилеводі є ребро акустично твердого тіла (виступ, циліндр усередині та на поверхні) асимптотичне поводження невідомих у нескінченних системах лінійних алгебричних рівнянь вдається визначити за умов Мейкснера. Показано, шо знання асимптотики невідомих дозволяє застосувати у даних задачах метод поліпшеної редукції для визначення коефіцієнтів за нормальних мод. Зазначено, що у загальному випадку застосовується метод редукції, збіжність якого досліджувалася чисельно. Проведено чисельне дослідження звукових полів у разі варіювання параметрів задачі. На підставі даних розрахунків виявлено, що внесення циліндричного тіла у хвилевід призводить до підвищення звукового тиску на низьких частотах (до другої резонансної частоти). Доведено, що для хвилеводу, який має виступ, зміна параметрів "рідкого" дна та варіація швидкості звуку призводить на низьких частотах до невеликих варіацій потенціалу швидкості. Наведено порівняння з експериментальними даними, що показало гарну відповідність у діапазоні частот, яка відповідає невеликому числу поширюваних мод.

  Скачати повний текст