Наведено результати експериментальних досліджень перетворення поля температури у ламінарному пограничному шарі плоскої пластини, коли вона обтікається потоком неоднорідної рідини. Розглянуто два типи розподілу температури у зовнішньому потоці: стрибкоподібний та періодичний. Доведено, що під дією зсуву швидкості у пограничному шарі відбувається поворот ізотерм і виникає вертикальна компонента градієнта температури. Отримано експериментальні дані, що характеризують залежність розподілу амплітуди збурень за товщиною пограничного шару. Показано, що глибина проникнення збурень температури зумовлена довжиною хвилі. Продемонстровано фільтруючу спроможність пограничного шару, у якому знайдено формування тонких прошарків з високими градієнтами температури (високоградієнтні прошарки).

За допомогою методу багатьох масштабів отримано співвідношення, що описують поведінку амплітуд збурень швидкості у стійко-стратифікованій рідині на різних етапах заключної стадії вирождення. Проведено порівняння швидкостей затухання типів рухів (внутрішні хвилі, шарові та вихрові структури). Знайдено критичні значення горизонтальних розмірів збурень, що дає можливість визначати типи рухів, які живуть найбільший час.

Проаналізовано поведінку спектрів флуктуацій показника заломлення в турбулентному водному середовищі у випадку, коли флуктуації показника заломлення n визначаються флуктуаціями температури та солоності. Для локально однорідної та ізотропної турбулентності знайдено вираз для спектра, що залежить від швидкостей дисипації (вирівнювання) флуктуацій температури та солоності, які разом зі швидкістю дисипації турбулентної енергії визначають статистичний режим флуктуацій оптичного показника заломлення. Параметризацію вказаних швидкостей дисипації проведено з використанням градієнтної гіпотези. Доведено, що в спектрі показника заломлення, відповідно до внесків флуктуацій температури та солоності в флуктуації оптичного показника заломлення, можна спостерігати області аномальної поведінки, тобто можуть виникати локальні екстремуми.

Розглянуто вплив в'язкості на рух електропровідної, стратифікованої рідини за умов наявності зовнішнього магнітного поля. Припущено, що виконуються наближення Бусінеска та магнітогідродинамічне наближення. Одержано рівняння, що описує розвиток малих збурень швидкості, на основі якого визначено області існування хвильових і аперіодичних типів рухів. У просторі хвильових чисел побудовано діаграму типів рухів, знайдено характерні точки діаграми. Розглянуто випадок, коли хвильовий вектор є направленим під заданим кутом до напрямку вектора магнітної індукції. Вивчено випадки вертикального та горизонтального напрямів вектора магнітної індукції. Показано, що наявність магнітного поля розширює область існування хвильових рухів.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.62

Шифр НБУВ: Ж16631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто розповсюдження плоскої хвилі в локально-однорідному й ізотропному турбулентному середовищі у випадку, коли флуктуації оптичного показника заломлення визначаються флуктуаціями температури й солоності. Для розрахунку статистичних характеристик хвилі використано метод плавних збурень. Стисло наведено основні положення вказаного методу, зроблено оцінки та одержано наближені вирази для статистичних характеристик у випадку атмосферної турбулентності, розглянуто характеристики світлової хвилі, що розповсюджується в турбулентному водному середовищі, коли флуктуації показника заломлення визначені флуктуаціями однієї скалярної компоненти. Використано модель спектра флуктуацій оптичного показника заломлення, одержану раніше і яка базується на моделі Корсина - Пао. Наявність двох скалярних компонент призводить до аномальної поведінки спектра флуктуацій показника заломлення в області малих масштабів, зокрема, появі локальних екстремумів залежно від вкладів флуктуації скалярних компонент (температури і солоності) у флуктуації показника заломлення. Показано, що ці аномалії впливають на поведінку таких статистичних характеристик, як кореляційна функція флуктуацій амплітуди і структурна функція фази. Це призводить до зміни ширини кореляційної функції, зсуву локальних максимумів структурної функції фази та ін.

Приведены результаты лабораторного и численного моделирования взаимодействия уединенных внутренних волн депрессии, распространяющихся в жидкости с двухслойной стратификацией, с подводными препятствиями. В лабораторных экспериментах исследовано влияние прямоугольного препятствия на трансформацию волны. Численная негидростатическая модель с использованием подсеточной вязкости и диффузии применялась для изучения структуры потоков, возникающих при обтекании такого препятствия.

Представлены результаты экспериментальных исследований формирования и развития локальных размывов грунта (РГ) вблизи мостовых опор. Показано влияние расположения двух мостовых переходов, которые находятся в следе друг за другом, на физику процесса формирования РГ. Перед призматической опорой (ПО) размыв обусловлен взаимодействием с грунтом подковообразных вихревых структур, ниспадающим течением вдоль фронтальной поверхности опоры и боковыми вихревыми системами, которые зарождаются при отрыве набегающего потока с передних граней ПО. Перед многотрубчатой опорой в виде ростверка РГ связан с действием подковообразной вихревой системы, огибающей ростверк как единое целое, подковообразных вихрей, которые зарождаются возле каждой из цилиндрических опор ростверка, и струеобразного течения, которое возникает между передними опорами ростверка. При взаимном расположении двух мостовых переходов, находящихся в следе друг за другом, локальный РГ перед ПО старого моста возрастает при сверхкритических скоростях потока на мелкой воде и уменьшается при докритических скоростях на глубокой воде.

В наближенні геометричної оптики вивчено статистичні характеристики світлової хвилі, яка розповсюджується у турбулентній морській воді у випадку, коли флуктуації оптичного показника заломлення (ПЗ) визначаються різними внесками показників флуктуацій температури та солоності. Подано вираз, який описує спектр флуктуацій ПЗ для локально однорідної та ізотропної турбулентності. Показано, що в області малих масштабів структурна функція фази суттєво залежить від внесків флуктуацій окремих компонент в флуктуації ПЗ.

Представлено результати експериментальних досліджень розвитку вихорів Тейлора - Гертлера в примежовому шарі, що формується на опуклій стороні криволінійної пластини, яка рухається вздовж кругової траєкторії. Наведено докладний опис експериментальної установки. Для візуалізації процесу й одержання кількісної інформації використано метод імпульсної генерації водневих мікробульбашок, що дозволило зареєструвати кілька ліній мікробульбашок, які перебувають на різних відстанях від переднього краю пластини. Аналіз процесу формування вихорів у трьох площинах щодо поверхні пластини показав, що збурення, які виникають, дійсно є поздовжніми вихорами, картини розподілу мікробульбашок повністю відповідають відомим представленням про кінематику досліджуваних вихорів. Показано, що в досліджуваному діапазоні швидкостей спостерігається лінійний розвиток вихорів Тейлора - Гертлера. Запропоновано використовувати штучний спосіб прискорення процесу формування поздовжніх вихорів за допомогою встановлення тонкого дроту за розмахом пластини. Запропоновано метод розрахунку дротового "турбулізатора", використання якого дозволяє переміщувати місце втрати стійкості вгору за потоком.

Проведен обзор работ, посвященных численному и экспериментальному моделированию течений и транспорта наносов в речных системах. Описаны основные приближенные зависимости и численные модели, используемые для расчета поля течений. Проанализированы аналитические и численные модели, применяемые для расчета транспорта наносов. Значительное внимание уделено анализу особенностей течений в окрестности опор гидротехнических сооружений, методам управления локальными размывами дна. Отражена роль ученых Института гидромеханики НАН Украины в развитии гидромеханики речных систем.

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.

Представлены результаты моделирования поверхностных гравитационных волн, приходящих с глубокой воды в прибрежную зону, характеризуемую произвольной донной топографией. Исследование проводится на основе лучевой теории и сводится к решению задачи Коши. Допускается представление донной топографии как в аналитическом виде, так и в дискретном. Проведено тестирование алгоритма на некоторых известных точных решениях и представлены расчеты для конкретного побережья Черного моря. Смоделировано осаждение частицы в волновом потоке на основе задачи Коши и дано сопоставление с полученными экспериментальными результатами. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований переформирования откоса в результате седиментации.

Методами теории возмущений построены новые интегральные уравнения для возвышений свободной поверхности, которые описывают распространение широкого класса установившихся и нестационарных гравитационных волн в идеальной жидкости. В работе не использованы дополнительные предположения о степени малости величины возвышения свободной поверхности по сравнению с характерным пространственным масштабом. В отличие от уравнения Кортевега - де Фриза, полученные уравнения описывают волны, бегущие в обоих направлениях оси абсцисс. В предельных случаях полученные уравнения описывают нелинейные периодические волны и известные типы уединенных волн. Показано, что при малых амплитудах уравнения переходят в известные уравнения линейной теории волн.

Представлены результаты экспериментальных исследований поля пульсаций пристеночного давления на поверхности размыва грунта перед призматической опорой. Вблизи опоры генерируются подковообразные вихревые структуры и следные вихри. Внутри отверстия размыва грунта перед плохо обтекаемым телом формируются две квазиустойчивые крупномасштабные подковообразные вихревые структуры. Первая из них генерируется при отрыве пограничного слоя с передней кромки отверстия размыва и формирует верхний склон углубления. Вторая подковообразная структура меньшего размера образуется при взаимодействии сдвигового слоя над углублением и ниспадающего течения вдоль фронтальной поверхности призматической модели и формирует нижний склон углубления. Наибольшая глубина размыва грунта и интенсивность пульсаций пристеночного давления имеет место там, где ниспадающее течение взаимодействует с размываемым грунтом. В спектрах пульсаций давления наблюдаются дискретные подъемы на частотах вращения подковообразных вихрей. Частота вращения подковообразного вихря вблизи призмы в (2:3) раза выше, чем внутри верхнего по потоку склона отложения песка в отверстии размыва.

Предложен метод улучшенной редукции для расчета рассеяния поверхностных гравитационных волн тонкими погруженными в жидкость барьерами, основанный на разложении решения в ряд по собственным функциям задачи. Асимптотические свойства неизвестных коэффициентов разложения находятся на основе выделения локальной особенности по скоростям в вершине барьера. Проведен анализ замыкания системы уравнений. Показано, что использование метода улучшенной редукции позволяет уменьшить объем расчетов и повысить качество получаемого решения.

Развит метод улучшенной редукции для расчета рассеяния поверхностных гравитационных волн при резком изменении глубины потока, т.е. на уступе. Этот метод заключается в том, что учитывается особенность распределения скорости в окрестности острой грани уступа. В данном случае эта особенность имеет степенной характер. Для решения задачи используется представление решения в ряд по собственным функциям задачи. Асимптотические свойства неизвестных коэффициентов разложения находятся на основе выделения локальной особенности по скоростям в вершине уступа. Показано, что использование метода улучшенной редукции позволяет уменьшить объем расчетов и повысить качество получаемого решения. Проведено сравнение с известными данными других авторов. Рассмотрены плосковолновое и длинноволновое приближения. Показано, что для малых длин волн необходимо учитывать нераспространяющиеся моды.

Изложены особенности метода улучшенной редукции применительно к задаче о рассеянии поверхностных гравитационных волн на донной неоднородности в виде прямоугольной призмы. В развитие известного метода решения подобных задач на основе разложения решения в ряд по собственным функциям задачи в работе выделены особенности по скоростям в окрестности угловых точек препятствия. Это позволило асимптотически оценить вклад мод высших порядков. Показаны преимущества предлагаемого метода по сравнению с обычной редукцией. Приведены результаты расчетов коэффициентов отражения и прохождения для разных глубин канала до и после препятствия.

Представлены результаты экспериментальных исследований взаимодействия поверхностных уединенных волн с прямоугольным уступом. Показано, что при переходе с глубокой воды на мелкую над препятствием происходит трансформация волны с ее разделением на отраженную и прошедшую волны. Получены оценки коэффициентов отражения и прохождения. Проведено сравнение результатов с известными аналитическими соотношениями и экспериментальными данными. Продемонстрирована зависимость коэффициентов прохождения и отражения не только от относительной высоты препятствия, но и от амплитуды падающей волны. Это наблюдение выходит за рамки оценок, полученных согласно линейной теории мелкой воды.

Уменьшение рисков, связанных с оползневыми процессами, обвалами и другими негативными последствиями интенсивного строительства в прибрежной зоне, а также неконтролируемого забора воды и песка, невозможно без понимания физики разрушения гранулированной среды. Вместе с тем, количественные характеристики процессов такого рода остаются на сегодняшний день недостаточно изученными. Исходя из этого, в статье представлены результаты модельных экспериментальных исследований, связанных с формированием угла откоса несвязного грунта в двумерном случае. Рассмотрен процесс образования угла откоса при разрушении гранулированной колонны в воздухе и воде, а также при донном размыве. Установлено, что во всех случаях углы, сформированные в процессе разрушения гранулированной колонны, близки к углу естественного откоса для данного типа грунта. При этом форма профиля отложения зависит практически только от коэффициента пропорциональности, определяемого как отношение начальной высоты к горизонтальному размеру колонны. Показано, что формирование углов откосов связано с процессом размыва донной поверхности. Обнаружено, что при образовании воронки размыва треугольного профиля с крутыми склонами, независимо от интенсивности всасывания частичек грунта и коэффициента пропорциональности, угол наклона образующих внутренней поверхности воронки размыва к горизонту равен углу, сформированному разрушениями песчаной колонны в воде. Полученные данные могут быть полезными для прогнозирования предельного угла откоса при разработке русловых карьеров для добычи песка, поскольку форма продольного профиля склона обусловливает характер, ход и соотношение процессов эрозии и аккумуляции.