Представлены результаты экспериментальных исследований гидродинамического шума, генерируемого струйным течением через механический двустворчатый протез митрального клапана итальянской компании Sorin Group. Физическое моделирование проведено в лабораторных условиях на модели камеры левого предсердия и камеры левого желудочка сердца. Обнаружено, что наибольшая интенсивность гидродинамического шума и его спектральных составляющих наблюдается вблизи центральной струи двустворчатого митрального клапана. Установлено, что мелкомасштабные вихревые структуры, которые отрываются от его лепестков и генерируют пульсации давления в диапазоне частот (20 - 70) Гц, вырождаются, начиная с расстояния 2,5d вниз по течению. При увеличении расхода воды в ближнем следе митрального клапана наблюдается повышение спектральных уровней пульсаций давления в диапазоне частот (60 - 80) Гц.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л719.943

Рубрики:

Пластмаси з металевими наповнювачами

Шифр НБУВ: Ж Пошук видання у каталогах НБУВ 

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.

Получено аналитическое решение нелинейной задачи неустановившейся фильтрации к систематическому горизонтальному дренажу с учетом влияния зоны аэрации и инфильтрации. На его основе выведено уравнение, позволяющее надежно определять расстояние между дренами при заданных требованиях к осушению грунта. На примерах проиллюстрировано поведение решения и продемонстрирована целесообразность более аккуратного учета водообмена между насыщенной и ненасыщенной зонами, что позволяет, в частности, обоснованно увеличивать междренные расстояния.

Мета роботи - аналіз особливостей динаміки частково кавітуючих апаратів. Метод дослідження - комп'ютерне моделювання з використанням апроксимаційної моделі нестаціонарної суперкаверни, яка базується на принципі незалежності розширення перерізів каверни Г. В. Логвиновича. Розроблено метод знаходження рівноважних значень параметрів руху частково кавітуючого апарата. Наведено приклади комп'ютерного моделювання руху частково кавітуючого апарата, зокремапри його розгоні і гальмуванні. Показано, що поздовжній рух збалансованого частково кавітуючого апарата статично нестійкий по глибині. При цьому втрата стійкості руху, на відміну від випадку суперкавітації, відбувається "жорстким" неколивальним чином. Запропоновано способи стабілізації руху частково кавітуючого апарата. Досліджено вплив вентиляції каверни на динаміку кавітуючого апарата.

Представлено результати чисельного моделювання взаємодії внутрішніх усамітнених хвиль з підводними перешкодами різної геометрії. Продемонстровано хорошу відповідність моделі лабораторним експериментам. Показано, що висота, довжина й форма перешкоди суттєво впливають на процес трансформації внутрішніх хвиль. Дисипація енергії хвилі, яка трансформується над перешкодою у вигляді півкола або прямокутника, буде більшою аніж при трансформації хвилі над трикутною перешкодою. Втрати енергії зростають зі збільшенням довжини перешкоди. Доведено, що урахування топографічних ефектів (а саме, впливу форми підводних перешкод) потенційно важливе при оцінюванні дисипації енергії.

На базе математической модели плановой фильтрации многокомпонентной смеси углеводородов сформулирована и решена задача оптимизации распределения расходов скважин с целью максимально быстрого извлечения газа из газовых месторождений. Разработан алгоритм, позволяющий оптимально управлять процессом разработки газового месторождения с учетом ограничений на дебиты определенных скважин, а также включения и выключения скважин на период ремонтных работ. Для его реализации создана программа компьютерного расчета для произвольного количества слоев, скважин и компонентов смеси. Эффективность изложенного подхода продемонстрирована на примере модельного газового месторождения. Показано, что за счет управления процессом выравнивания давления в "областях питания" для каждой из скважин уменьшается перепад давления внутри области. Как следствие, в оптимальном варианте возможно увеличение добычи газа более, чем на 6 % за более короткий период времени.

Проведено прямое численное моделирование структуры потоков неизотермических сред на начальных участках гладких труб и труб с гофрированными вставками различной геометрии. Исследовано возникновение и развитие волновых и вихревых возмущений в ламинарном потоке в широком диапазоне переходных чисел Рейнольдса. Показана зависимость вихревой структуры потока от тепловой неравновесности среды, а также геометрии гофрированной поверхности трубы при переходных числах Рейнольдса. Интенсификация возмущений, наблюдаемая в неизотермическом потоке по сравнению с изотермическим потоком при одном и том же числе Рейнольдса, определяется величиной отрицательного градиента вязкости среды относительно поверхности трубы. Получено аналитическое выражение профиля скорости, зависящее от градиента динамической вязкости среды, который имеет точку перегиба внутри теплового пограничного слоя и удовлетворяет необходимому условию неустойчивости течения при уменьшении динамической вязкости среды. Профиль скорости в потоке капельной жидкости теряет устойчивость раньше при наличии холодной стенки трубы, а в потоке газа - в присутствии горячей стенки. На основании численного эксперимента определена зависимость временных и пространственных масштабов вихревой структуры течения от числа Рейнольдса и параметров гофрирования поверхности трубы. Показано, что для определенных соотношений безразмерных длин и амплитуд волнистости поверхности, отнесенных к радиусу трубы, гофрированные вставки могут быть как стабилизаторами течения на начальном участке трубы, так и генераторами низкочастотных возмущений при соответствующем числе Рейнольдса, приводящих к раннему переходу к турбулентности.

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 

На прикладах задач про вимушені коливання вузьких п'єзокерамічних пластинстрижнів з частково електродованими поверхнями або з розрізами електродного покриття розглянуто вплив нерівномірного електричного навантаження на адмітанс і динамічний коефіцієнт електромеханічного зв'язку (КЕМЗ) перетворювачів енергії цього типу. На основі аналізу вітчизняних і закордонних бібліографічних джерел дано широку ретроспективу досліджень у цьому напрямку за останні сто років. В подальших розділах наведено основні співвідношення лінійної теорії електропружності та сформульовано крйові задачі для випадків усталених вимушених коливань тонкостінних п'єзоелектричних резонаторів з поперечною поляризацією. Дано вирази для обчислення енергетичних характеристик процесу, зокрема, динамічного КЕМЗ. Розглянуто ряд конкретних математичних постановок для різних конфігурацій поверхневих електродів. Показано, що, в залежності від характеру навантаження, відбувається суттєва зміна модової структури коливань і амплітудних співвідношень між модами. Наприклад, протифазне збудження коливань є доволі ефективним засобом для виділення обертонів, які відповідають вищим модам, і підвищення таким чином робочих частот резонаторів. Наявність безелектродних ділянок може призводити до певного (хоча й незначного) підвищення КЕМЗ основного резонансу. Наслідком закорочування частини електродів стає поява як непарних, так і парних поздовжніх мод, які не збуджуються при суцільному електродуванні. Розрахунки напруженого стану й адмітансу добре узгоджуються з експериментальними даними про амплітудно-частотні характеристики вимушених коливань п'єзоелектричних пластин з поверхнями, вкритими секціонованими електродами.

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.

Изучены физические процессы, протекающие в акустических излучателях гидродинамической природы. Устройства такого рода используются для генерации мощных акустических сигналов в водной среде за счет преобразования энергии потока в энергию автоколебательного процесса, развивающегося за счет возникновения кавитационной зоны в фазе разрежения жидкости. Они находят применение в различных технологических устройствах, в частности, в системах очистки твердых поверхностей. Ранее физические модели для различных модификаций таких излучателей были разработаны в первом приближении, постулирующем осевую симметрию звукообразующего объема жидкости. В результате применения метода последовательных приближений были получены предварительные данные относительно второго приближения, вносящего уточнения в представления о геометрии звукообразующего элемента кавитационной природы. В данном исследовании продолжено рассмотрение второго приближения модели на примере противоточной гидродинамической излучающей системы. В его рамках исследованы силовые и энергетические характеристики генерируемых колебаний, в частности, механоакустический КПД излучателя. При этом в качестве базовой выбиралась конфигурация звукообразующего элемента в виде несимметричного бочкообразного объема жидкости. Показано, что для силовых и энергетических характеристик генерируемых колебаний различия между вторым и первым приближениями не являются существенными. Сделан вывод относительно быстрой сходимости примененного метода последовательных приближений при определении интегральных параметров процесса.

Розраховані форми тонких усталених осесиметричних вентильованих каверн для висхідного та низхідного потоків води при різних значеннях числа Фруда і радіусів розташованих у каверні циліндричних корпусів. Показано, що вентиляція збільшує розміри каверн за конічним кавітатором і зменшує довжину донних каверн. Якщо напрямок потоку води на нескінченності протилежний до сили тяжіння, то інтенсивність піддуву не може перевищувати деяке критичне значення для конічних кавітаторів, а також не може бути меншою за деяке значення для донних каверн.

Актуальність питань щодо можливості будiвництва на дiлянках зi слабкими грунтами, якi займають значнi територiї України, зумовлює необхiднiсть розробки й застосування заходiв щодо посилення мiцностi слабких грунтiв як основ для фундаментiв. Наведено результати дослiдження роботи армованої геосинтетичними матерiалами грунтової конструкцiї фундаментної подушки для укрiплення слабких основ пiд фундаментами споруд. Експерименти виконувались на малорозмiрних моделях, а чисельне моделювання - з використанням програмного комплексу PLAXIS. Згадана конструкцiя являє собою об'ємно замкнуту систему, мiцнiсть якої визначається її геометрiєю, мiцнiстю геосинтетичних матерiалiв, мiцнiстю їх з'єднання, видом i щiльнiстю заповнювача. Армована сiтка розподiляє напруження по всiй площi армування, забезпечуючи збiльшення несучої здатностi основи фундаменту i зменшуючи його деформацiї. У свою чергу, геотекстиль виконує функцiю роздiлюючого шару мiж грунтом основи й заповнювачем. З огляду на те, що геосiтка працює на розтяг, а ущiльнений наповнювач - на стиск, наближено можна вважати, що пiд дiєю зовнiшнього навантаження армованi грунтовi конструкцiї iмiтують поведiнку плити на пружнiй грунтовiй основi. Результати експериментальних i чисельних дослiджень нової конструкцiї фундаментної подушки показали, що вона зменшує деформацiї осідання фундаментів на (25 - 30) % i дозволяє скоротити витрати на будiвництво в порiвняннi з традицiйними iнженерними рiшеннями. Запропоновану авторами конструкцiю фундаментної подушки для посилення слабких грунтових основ можна застосовувати пiд башмаки стаканного типу збiрних та монолiтних залiзобетонних колон, а також пiд стрiчковi та стовпчастi фундаменти для стiн у промисловому та громадському будiвництвi.

Проаналізовано відомі теоретичні й експериментальні дослідження щодо методів розрахунку параметрів вибухових робіт з урахуванням властивостей порід, які руйнуються (зокрема, порід складної структури). Розглянуто розроблені конструкції зарядів і способи їх ініціювання, а також варіанти різних схем короткосповільненого підривання, здатних забезпечити якісне подрібнення масивів порід в осередку вибуху з одночасним дотриманням допустимого рівня сейсмобезпеки в зоні будівель (у тому числі, розташованих над карстовими порожнинами в зоні впливу кар'єра). Обгрунтовано сейсмобезпечні параметри масових вибухів на гіпсових кар'єрах. Досліджено особливості поширення різних типів хвиль у закарстованому масиві гірських порід від осередку вибуху до місця їхньої взаємодії з наземними об'єктами й карстовими порожнинами під ними. Отримано емпіричні коефіцієнти і вдосконалено формулу розрахунку сейсмобезпечної маси зарядів вибухової речовини під час короткосповільнених вибухів свердловинних зарядів з неелектричною системою ініціювання. Запропоноване співвідношення відрізняється від раніше відомих урахуванням статичної й динамічної складових навантаження, викликаного поперечною хвилею. Окрім того, береться до уваги наявність карстових порожнин, розташованих в активній зоні будинку до (або нижче) лінії нижньої межі статичного тиску. Проаналізовано специфічні особливості керованого детонування свердловинних зарядів вибухової речовини, розділених карстовою порожниною, з метою змикання останньої. Подальшого розвитку зазнали уявлення про поширення в закарстованому масиві порід сейсмічних коливань від масових вибухів у кар'єрах, а також про їхню взаємодію з поверхневими будівлями й карстовими порожнинами під ними, які розташовані над нижньою межею товщі, що стискається.

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.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж123 + В253.320.561

Рубрики:

Технічна гідромеханіка (гідравліка)

Обтікання профілів. Обтікання крила. Обтікання ґраток. Рідина нестислива < Гідродинаміка >

Шифр НБУВ: Ж Пошук видання у каталогах НБУВ 

У результаті розвитку фундаментальних уявлень про гідродинаміку ерліфтингу запропоновано принципово новий енергетичний підхід до вивчення загальних закономірностей висхідної газорідинної течії у піднімальній трубі ерліфта. В його основу покладено гідравлічні рівняння нерозривності, енергобалансу та стану фаз для стаціонарного одновимірного ізотермічного руху газорідинної суміші у вертикальній трубі. Розроблена математична модель враховує втрати гідродинамічного напору не тільки на тертя, а й на ковзання фаз. У цьому полягає її принципова відмінність від загально прийнятої гідродинамічної моделі течій такого роду, побудованої на основі диференціальних рівнянь збереження маси й імпульсу для двофазних потоків. Показано, що при визначенні втрат напору на тертя слід врахувати не витратну, а ефективну густину газорідинної суміші. Це дозволяє забезпечити рівність між кінетичними енергіями фаз. Уперше отримано вираз для втрат напору на ковзання фаз, який який можна фізично трактувати як відношення питомих (за одиницю часу) роботи сил міжфазної гідродинамічної взаємодії до ваги газорідинної суміші, що протікає через живий переріз. У результаті чисельного дослідження розробленої енергетичної моделі для випадку ерліфта зі снарядною структурою водоповітряної суміші встановлено співвідношення між втратами напору на ковзання фаз і повними втратами напору. Виявлено автомодельну область для гідравлічного опору тертя. Показано, що втрати на ковзання фаз можуть складати від 30 до 90 % повних втрат. Розроблено методику розрахунку продуктивності ерліфта, достовірність якої забезпечується хорошим збігом розрахункових витратних характеристик з експериментальними у широкому діапазоні зміни умов ліфтингу для нагнітально-струминного змішувача.

Розглянуто два нетрадиційні способи застосування гідродинамічних рулів при русі високошвидкісних підводних суперкавітуючих апаратів. Розроблено метод активної стабілізації руху суперкавітуючого апарату за креном і метод керування його рухом за курсом шляхом регулювання кута крену за допомогою спеціального руля крену й автоматичної системи керування зі зворотним зв'язком. Наведено приклади комп'ютерного моделювання маневрування суперкавітуючого апарату за курсом при керуванні за допомогою вертикальних гідродинамічних рулів зі стабілізацією нульового кута крену і шляхом регулювання кута крену. Розроблено метод знаходження рівноважних значень параметрів руху (балансування) суперкавітуючого апарату у випадку, коли для повної чи часткової компенсації його ваги використовується пара однакових горизонтальних рулів, які проникають з каверни у воду. Наведено приклади комп'ютерного моделювання руху суперкавітуючого апарату з горизонтальними рулями в режимі без глісування і в змішаному режимі. Показано, що усталений поздовжній рух збалансованого суперкавітуючого апарату без глісування, на відміну від його руху в режимі глісування в каверні, є стійким "в малому". Встановлено, що в змішаному режимі руху горизонтальні рулі можуть грати демпфуючу роль, пригнічуючи нестійкість руху апарату "в малому", однак на великому інтервалі часу рух втрачає стійкість в цілому. Моделювання показало, що застосування автоматичної стабілізації руху по глибині у всіх розглянутих випадках робить його стійким в цілому. Показано також, що курсова маневреність такого апарату при керуванні за допомогою вертикальних рулів максимальна при початковому балансуванні в режимі без глісування, але різко погіршується при початковому балансуванні в змішаному режимі.