Изложены новые методы решения гидродинамической задачи расчета внутренних течений в открытых турбулентных потоках. На основании теоретических и экспериментальных исследований представлен анализ анизотропного состояния искусственно сжатых русел, для которых наиболее характерны внутренние (вторичные) течения. Приведены методы численной реализации предложенных математических моделей в трехмерном пространстве произвольной формы, на основании современных вычислительных методов и эффективных алгоритмов газогидродинамики. Разработанные методы расчета трехмерных течений, с учетом их анизотропных свойств, могут применяться для решения задач взаимодействия открытых водных потоков с гидротехническими объектами, в гидравлических расчетах для оценки русловых деформаций, а также для решения задач по исследованию экологических проблем распространения загрязняющих веществ в открытых водоемах.

Представлены результаты исследования теплообмена и гидродинамики в плоских криволинейных каналах с ускорением потока. Рассмотрены причины возникновения трехмерности течения в криволинейных каналах и выявлен характер воздействия на нее конструктивных и режимных факторов. Исследовано влияние трехмерности на условия теплообмена и гидродинамику потока возле торцевых и криволинейных стенок канала. Изучено воздействие заградительного и проникающего охлаждения на гидродинамику потока и интенсивность охлаждения торцевой поверхности криволинейных каналов. Определено влияние внешней турбулентности на входе в криволинейных канал на гидродинамику и теплообмен возле его торцевых стенок.

Описан подход к расчету течений, реализованный в пакете CFX. Представлены результаты расчета ряда простых внутренних течений жидкости в каналах и проведено сопоставление с известными экспериментальными данными. Получено хорошее согласование результатов как по картине течения, так и по соответствующим интегральным величинам.

Рассмотрена задача об адвекции пассивной примеси морскими течениями в областях со сложной геометрией в приближении идеальной несжимаемой жидкости. Задача решена адаптированным к задачам двухмерной адвекции численным методом, в основу которого положен метод дискретных особенностей. Размещение системы вихрей на фиксированном расстоянии от береговой линии позволяет существенно улучшить выполнение граничного условия. Оптимальное смещение вихрей от границы определяется из условия минимума числа обусловленности системы линейных алгебраических уравнений, сформированной для определения интенсивности вихрей. Численная модель позволяет учесть процесс формирования вихревых структур, образующихся при обтекании выступов береговой линии. Адвекция пассивной примеси анализируется на примере численного решения задачи двухмерного течения жидкости в проливе, содержащем остров. Показано, что интенсивность процесса адвекции существенно усиливается при наличии острова и острых кромок в береговой линии.

Рассмотрены методы генерации внутренних волн в лабораторных условиях. Основное внимание уделено внутренним уединенным волнам, распространяющимся вдоль поверхности раздела в двухслойной среде. Описан модифицированный "метод ступенчатого бассейна", на основании которого проведены экспериментальные исследования характеристик внутренних уединенных волн. Приведено описание установки и методики проведения экспериментов. Показано, что при малых амплитудах характеристики внутренних уединенных волн могут быть успешно описаны на основании КДВ теории. Для описания волн большой амплитуды необходимо привлекать полностью нелинейные теории. В качестве альтернативы может быть использована ЕКДВ теория.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж123.623.2

Рубрики:

Нерівномірний рух рідини у природних водотоках

Шифр НБУВ: Ж16631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Получено обобщенное уравнение типа Кадомцева - Петвиашвили, моделирующее распространение длинных нелинейных изгибно-гравитационных волн в море, покрытом сплошным льдом. Уравнение получено с учетом геометрически нелинейного прогиба тонкой пластины, которая моделирует сплошной лед, что не может не повлиять на область существования решений уравнения.

Приведена методика построения кривых свободной поверхности потока в непризматическом русле прямоугольного сечения.

Используя полные нестационарные уравнения Навье-Стокса в переменных скорость-давление, численно решена задача о движении жидкости в плоском канале с внезапным односторонним сужением. Для решения применен метод конечных разностей с использованием разнесенной сетки. Полученный универсальный дискретный аналог исходных уравнений решается итерационным методом на установление. Исследованы особенности структуры течения в области участка внезапного одностороннего сужения поперечного сечения канала. Определены поля скоростей, давления и протяженности зоны подпора течения перед уступом в зависимости от числа Рейнольдса и параметра сужения.

Представлены результаты численного расчета течения в плоском канале при наличии на его нижней стенке выступа с квадратной формой поперечного сечения. Метод расчета основан на прямом решении нестационарных уравнений Навье-Стокса в переменных скорость - давление методом конечных разностей с использованием разнесенных сеток. Приведены результаты численного исследования полей скорости, давления и вихревой структуры потока в области расположения выступа при различных числах Рейнольдса и заданной геометрии препятствия. Показано, что при числах Рейнольдса больше 400 существуют вторичные вихревые образования на верхней и нижней стенках канала.

Розглянуто частинний випадок теорії генерації шуму обмеженою областю турбулентної течії в нескінченному прямому жорсткостінному каналі кругового поперечного перерізу. В ньому досліджено ситуацію, коли у згенерованому акустичному полі домінує внесок об'ємних квадруполів. При цьому інтерес становлять такі потоки і форми локальних неоднорідностей геометрії каналів, за яких регіон турбулентної за неоднорідністю течії займають рівномірно розподілені великі або малі вихори. Для цих випадків одержано відповідні спрощені вирази для згенерованої акустичної енергії та проведено їх оцінювання для характерних масштабів в області турбулентності.

Рассмотрен подход к анализу микро- и макротечений с использованием метода решеток Больцмана. Получены профили скорости на начальном участке для микроканала без проскальзывания и с условием проскальзывания на стенке. Проанализировано влияние числа Кнудсена на длину начального гидродинамического участка и гидравлическое сопротивление канала.

Предложена методика построения моделей турбулентности, основанная на представлении всех пульсационных компонент в виде суммы теоретически бесконечного количества случайных величин. Модели, построенные на основе этой методики, проверялись на расчетах разнообразных течений в слоях, трубах и каналах, кавернах и т.д. На основе этой методики проводятся расчеты течений в канале с препятствиями.

The survey of the experimental data on the Reynolds analogy factor in channels with surface spherical indentations (dimples) is given. Four different groups of dimpled rectangular channels under turbulent flow conditions are analyzed. As shown, only channel with one or two dimpled walls with no cross-section blockage provides the Reynolds analogy factor to be more than the unity.

Методологію моделювання процесів повільного руху рідин у водоймах, що грунтується на заміні реальної течії деяким фіктивним квазіідеальним фільтраційним полем з наступним застосуванням наближених методів квазіконформних відображень, перенесено на випадки наявності додаткових джерел поповнення течії.

Modeling methodology of slow fluid movement processes in reservoirs, that is based on replacement of real flow with some fictitious quasiideal filtration field with the following application of approximate methods for quasi-conformal mappings, has been transferred to cases of availability of additional enriching flows sources.

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 

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.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж123.623.2 + Д225.5

Рубрики:

Нерівномірний рух рідини у природних водотоках

Руслові процеси в ріках

Шифр НБУВ: ДС45651 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж123.623.2 + Д225.5

Рубрики:

Нерівномірний рух рідини у природних водотоках

Руслові процеси в ріках

Шифр НБУВ: ДС45651 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж123.623.2 + Д225.5

Рубрики:

Нерівномірний рух рідини у природних водотоках

Руслові процеси в ріках

Шифр НБУВ: ДС45651 Пошук видання у каталогах НБУВ