ТОМ 98, №7

ВЗРЫВ, УДАР, ЗАЩИТА. I. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГОМОГЕННЫХ ТЕЛ
Представлен краткий обзор исследований процессов высокоскоростного взаимодействия тел, выполненных учеными Сибирского отделения РАН, которые в дальнейшем легли в основу многих работ в области взрыва, удара и защиты не только в России, но и во всем мире. Рассмотрены экспериментальные подходы, методы численного моделирования и технологические решения, относящиеся к изучению особенностей взаимодействия объектов при экстремальных скоростях. Описаны важные достижения в области разработки эффективных мер защиты от ударных и взрывных воздействий.
Автор:  В. М. Фомин, И. И. Шабалин, Е. И. Краус
Ключевые слова:  ударное нагружение, баллистические установки, гомогенный материал, разрушение, деформации, экспериментальные исследования, численное моделирование
Стр:  1715

ВЗРЫВ, УДАР, ЗАЩИТА. II. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕТЕРОГЕННЫХ ТЕЛ
Представлена численная модель гетерогенного материала, основанная на распределении компонент, составляющих материал, по заданным их пространственным координатам и долям в материале. Вы- полнено сравнение скорости распространения ударных волн в гетерогенном материале с данными экс- периментов и аддитивной модели смеси. Проведено моделирование процессов проникания стержней в массивные блоки из гетерогенных материалов, а также процессов разрушения гетерогенных пластин отколом, сдвигом и пластическим проколом. Построена модель периодически объемно-армированных ме- талломатричных композитов и выполнено сравнение результатов расчетов высокоскоростного соударе- ния частиц космического мусора с экранами из таких композитов с данными экспериментов. Предложены процедуры идентификации эффективного динамического предела текучести гетерогенных материалов, а также предельных величин напряжений откола и деформаций.
Автор:  Е. И. Краус, В. М. Фомин, И. И. Шабалин, А. Е. Краус
Ключевые слова:  гетерогенный материал, динамический предел текучести, разрушение, деформа- ции, откол
Стр:  1736

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Представлены результаты моделирования высокоскоростного взаимодействия твердых тел, выполненного с использованием новых подходов к описанию процессов, сопровождающих такое взаимодействие, с учетом разрушения и фазовых переходов взаимодействующих тел и степени их пластичности.
Автор:  А. В. Радченко, П. А. Радченко
Ключевые слова:  математическое моделирование, разрушение, деформация, прочность, баллистика, импульсное нагружение
Стр:  1750

УДАРНО-ВОЛНОВОЕ КОМПАКТИРОВАНИЕ ГЕТЕРОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Проведено ударно-волновое компактирование гетерогенных материалов. Рассмотрены керамические, металлические порошки и композиции на их основе. Метод взрывного компактирования позволяет получать уникальные свойства из порошков за счет кратковременного воздействия высоких температур и давлений, что делает его незаменимым для создания нанокристаллических и аморфных материалов. Рассмотрены различные схемы компактирования, их преимущества и ограничения, а также влияние параметров нагружения на плотность и однородность образцов. Особое внимание уделено моделированию процессов, изучению механических и микроструктурных свойств материалов, таких как карбид бора (B₄C), карбид вольфрама (WC), оксид алюминия (Al₂O₃), металлические порошки (Al, Cu, W, Co) и их гетеро- генным смесям. Исследования подчеркивают значение оптимизации режимов нагружения для получения прочных, однородных материалов с заданными характеристиками
Автор:  А. Е. Бузюркин, Е. И. Краус, Я. Л. Лукьянов
Ключевые слова:  взрывное компактирование, ударная адиабата, гетерогенный материал, численное моделирование, керамика
Стр:  1762

РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ВНЕДРЕНИИ КОМПАКТНЫХ И УДЛИНЕННЫХ ТЕЛ В ПОЛУПРОСТРАНСТВО
Рассматривается процесс образования кратера/каверны при высокоскоростном внедрении компактного тела/удлиненного стержня в полупространство. Показано, что данный процесс является автомодельным. При этом для определения глубины кратера/каверны не существенны другие характеристики материала, кроме плотности и динамической твердости налетающего тела и полупространства. Получены аналитические зависимости для глубины кратера/каверны при воздействии компактным телом/ удлиненным стержнем. Аналитические выводы подтверждаются экспериментальными данными и результатами численных расчетов авторов
Автор:  А. Е. Медведев, Е. И. Краус, И. И. Шабалин
Ключевые слова:  образование кратера/каверны, высокоскоростное воздействие, автомодельное решение, удлиненный стержень
Стр:  1776

РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ВНЕДРЕНИИ СЕГМЕНТИРОВАННЫХ ТЕЛ В ПОЛУПРОСТРАНСТВО
Рассматривается процесс образования каверн при высокоскоростном соударении сегментированных тел с полупространством. Приведены результаты численных расчетов по прониканию стержней с равномерной и неравномерной сегментацией в полупространство. На основе экспериментальных данных и результатов численных расчетов проанализированы характеристики указанного проникания. Показано, что глубина проникания сегментированных стержней в полупространство больше глубины проникания в него монолитных стрежней. Установлено, что глубина проникания неравномерно сегментированных стержней в полупространство увеличивается с увеличением размера их сегментов. Сделанные аналитические выводы находятся в соответствии с экспериментальными данными и результатами численных расчетов
Автор:  А. Е. Медведев, Е. И. Краус, И. И. Шабалин
Ключевые слова:  кратерообразование, высокоскоростное взаимодействие, сегментированный стер- жень, равномерное сегментирование, неравномерное сегментирование
Стр:  1787

РАЗВИТИЕ ПАНОРАМНЫХ МЕТОДОВ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРИСТЕННЫХ ТЕЧЕНИЙ В ИНСТИТУТЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ СО РАН
Подводятся итоги развития методов жидкокристаллической визуализации в Институте теоретической и прикладной механики. Рассматриваются вопросы, связанные с описанием оптических свойств жидких кристаллов применительно к использованию тонкопленочных жидкокристаллических покрытий для визуализации поверхностных температур и касательных напряжений. Приводятся результаты разработки жидкокристаллических материалов для аэродинамических исследований. Описаны рекомендации по использованию разработанных покрытий для визуализации структуры пристенных течений при обтекании моде- лей до- и гиперзвуковым потоками. Даны результаты сравнения измерений температуры и поверхностного трения, полученные методом жидкокристаллических покрытий и традиционными методами
Автор:  Г. М. Жаркова
Ключевые слова:  аэродинамика, жидкие кристаллы, температура, давление, поверхностное трение
Стр:  1796

ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ТЕЧЕНИЙ СО СДВИГОМ СКОРОСТИ
Представлен обзор многолетних исследований устойчивости течения и возникновения турбулентности в пограничном слое у поверхности тел, обтекаемых воздушным потоком при до- и сверхзвуковых скоростях, выполненных в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН. Рассмотрены различные аспекты проблемы ламинарно-турбулентного перехода, которые включают генерацию волн неустойчивости внешними воздействиями, развитие колебаний малых амплитуд, последующие нелинейные эффекты и волновые явления на заключительной стадии перехода течения в турбулентное состояние
Автор:  А. В. Бойко, А. В. Довгаль, С. А. Гапонов, В. В. Козлов, А. Д. Косинов
Ключевые слова:  ламнарно-турбулентный переход, гидродинамическая неустойчивость, термоане- мометрия
Стр:  1810

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛАМИНАРИЗАЦИИ СТРЕЛОВИДНОГО КРЫЛА СТРУКТУРИРОВАНИЕМ РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ: ЭКСПЕРИМЕНТ И РАСЧЕТ
Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований затягивания до 15% ламинарно-турбулентного перехода в пограничном слое стреловидного крыла методом скользящего рельефа, а именно с использованием двумерных рельефов поверхности различных высот в виде полос прямоугольного сечения, ориентированных параллельно и под углом к передней кромке крыла и расположенных на различных расстояниях от нее. Предложен и откалиброван по экспериментальным данным расчетный метод определения эффективности ламинаризации течения с помощью таких двумерных рельефов поверхности, ослабляющих неустойчивость поперечного течения. Путем сравнения с экспериментальными данными показаны возможности метода для точного прогнозирования эффективности задержки образования ламинарно-турбулентного перехода. Выполнен прогноз эффективности конфигураций рельефов поверхно- сти, не исследованных в экспериментах.
Автор:  А. В. Бойко, В. И. Бородулин, А. В. Иванов, С. В. Кириловский, Д. А. Мищенко, Т. В. Поплавская, А. Д. Черепанов
Ключевые слова:  ламинарно-турбулентное обтекание, дозвуковые течения, e N-метод, рельеф поверхности
Стр:  1821

РАЗВИТИЕ ТЕРМОАНЕМОМЕТРИИ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ТЕЧЕНИЙ В ИТПМ СО РАН
Приводятся результаты выполненных исследований по созданию уникальной термоанемометрической аппаратуры для измерения высокочастотных пульсаций потока в аэродинамических трубах, усовершенствованию методических вопросов калибровки и использования проволочных датчиков термоанемометра, разработке теории диаграмм пульсаций как метода интерпретации результатов измерений в сжимаемых дозвуковых потоках и развитию метода применительно к сверхзвуковым течениям. Приведены результаты применения полученных данных для изучения потоков при скоростях от дозвуковых до сверхзвуковых. Исследованы течения в рабочих частях аэродинамических труб, авиационных двигателях, газовых лазерах и др. Получены уникальные результаты, имеющие большое практическое значение
Автор:  В. А. Лебига, В. Н. Зиновьев, А. Ю. Пак, Д. С. Миронов
Ключевые слова:  термоанемометр, диаграмма пульсаций, аэродинамическая труба, турбулентность, акустика, волны Маха, температурная неоднородность
Стр:  1829

СЕМЕЙСТВО ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ SMILE ДЛЯ ПРЯМОГО СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЙ РАЗРЕЖЕННЫХ ГАЗОВ
Представлен обзор семейства отечественных программных систем SMILE, предназначенных для численного моделирования разреженных газовых течений методом прямого статистического модели- рования Монте-Карло. Все программы, входящие в это семейство, являются продуктами общего назначения, используемыми для решения как фундаментальных, так и прикладных задач, в частности, для исследования высотной аэродинамики космических станций, спутников и спускаемых аппаратов. Системы семейства SMILE были созданы М. С. Ивановым и его учениками в ИТПМ СО РАН в годы, когда институтом руководил В. М. Фомин, и продолжают развиваться в настоящее время. В исторической перспективе представлены основные подходы и концепции, лежащие в основе этих программных продуктов. Описаны возможности и особенности каждой программной системы, входящей в семейство SMILE.
Автор:  А. В. Кашковский, П. В. Ващенков, А. А. Шевырин, А. Н. Молчанова, А. С. Литвинцев, Л. В. Ярков, Т. А. Полянский, Д. П. Полевщиков, А. А. Шершнёв, Г. А. Жукова, Е. А. Бондарь
Ключевые слова:  динамика разреженных газов, метод прямого статистического моделирования, ме- тоды Монте-Карло, высотная аэродинамика, пакеты прикладных программ
Стр:  1850

АДДИТИВНЫЕ МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ. ХОЛОДНОЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ НАПЫЛЕНИЕ
В работе представлены основные результаты исследования задач, связанных с холодным газодинамическим напылением — от открытия явления закрепления на поверхности металлических частиц с температурой менее 300 K до разработки оборудования и научных основ технологий "холодного" газодинамиче- ского напыления
Автор:  В. Ф. Косарев, С. В. Клинков
Ключевые слова:  В работе представлены основные результаты исследования задач, связанных с холодным газодинами- ческим напылением — от открытия явления закрепления на поверхности металлических частиц с темпе- ратурой менее 300 K до разработки оборудования и научных основ технологий "холодного" газодинамического напыления
Стр:  1878

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕМБРАННО-СОРБЦИОННОГО МЕТОДА ВЫДЕЛЕНИЯ ГЕЛИЯ ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА
Приводится обзор работ авторов по теме исследования газовой проницаемости полых стеклянных микросфер и композитного сорбента на основе мембранно-сорбционного метода выделения гелия. Представлены экспериментальные данные полученных коэффициентов проницаемости микросфер и композитного сорбента на их основе, а также рассматривается влияние различных факторов. Рассматрива- ются математические модели, описывающие поглощения микросферами газов, а также обосновывается модель опытно-промышленной установки, реализующей мембранноорбционный метод выделения гелия из природного газа на основе селективной проницаемости микросфер
Автор:  В. М. Фомин, А. С. Верещагин, И. В. Казанин, В. Н. Зиновьев, В. А. Лебига, А. Ю. Пак
Ключевые слова:  микросферы, гелий, мембранно-сорбционный метод, газовая смесь.
Стр:  1892

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСАЖДЕНИЯ АНТРОПОГЕННЫХ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ ЧАСТИЦ В БРОНХИАЛЬНОМ ДЕРЕВЕ ЧЕЛОВЕКА С УЧЕТОМ ГЕОМЕТРИИ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ
Представлено математическое моделирование транспорта и осаждения твердых частиц в бронхиальном дереве человека с целью анализа влияния ключевых факторов этого осаждения (плотности частиц, их размера, скорости воздушного потока и геометрии дыхательных путей) на его эффективность как для антропогенных загрязнителей воздуха (сажа, цементная пыль), так и для лекарств. Показано, что снижение скорости воздушного потока способствует увеличению осаждения частиц в нижних отделах легких и что при интенсивном вдохе (до 76.2 л/мин) более 50% мелких частиц оседает в альвеолярной зоне, что представляет потенциальную опасность для респираторного здоровья человека. Установлено, что плотность частиц оказывает незначительное влияние на их осаждение по сравнению с размером частиц и скоростью воздушного потока и что в случае "звездчатого" сечения бронхов осаждение частиц в легких является более интенсивным, чем в случае круглого сечения бронхов из-за большей площади контакта с частицами в первом случае. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации ингаляционных систем доставки лекарств и оценки рисков, связанных с воздействием на человека промышленных частиц.
Автор:  П. С. Голышева, А. Е. Медведев
Ключевые слова:  математическое моделирование, бифуркация, бронхиальное дерево человека, антропогенные вещества, оседание частиц
Стр:  1906

ЛАЗЕРНЫЕ И ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Представлены достижения Института теоретической и прикладной механики имени С. А. Христиановича и Института физики прочности и материаловедения СО РАН в технологии прямого лазерного выращивания, позволяющей эффективно работать с металлокерамическими материалами и создавать сложные конструкции из этих материалов, и в электронно-лучевой аддитивной технологии. Описаны новые методы повышения прочности и долговечности композитных материалов. Показано, что работа над инновационными решениями в области материалов, проводимая в указанных институтах, позволяет добиваться существенных улучшений в управлении качеством и характеристиками создаваемых изделии и что оба эти института играют важную роль в развитии аддитивных технологий в России, демонстрируя высокий уровень научных и прикладных исследований
Автор:  А. Г. Маликов, В. М. Фомин, А. А. Голышев, И. С. Герцель, М. А. Гулов, К. В. Кобылкин, А. В. Чумаевский, В. Е. Рубцов, Е. А. Колубаев
Ключевые слова:  лазерные аддитивные технологии, электронно-лучевая аддитивная технология, функ- ционально-градиентный материал, механические свойства
Стр:  1913

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ В ИТПМ СО РАН ЛАЗЕРНЫХ ДОПЛЕРОВСКИХ АНЕМОМЕТРОВ С ПРЯМЫМ СПЕКТРАЛЬНЫМ АНАЛИЗОМ
В работе на основе обзора методов ЛДА с прямым спектральным анализом сформулированы требования к современным схемам для задач диагностики многофазных потоков. Предложены пути их реализации с учетом современного состояния лазерной техники и спектроскопии. Представлен перспективный обра- зец анемометра на основе новейшей элементной базы с использованием серийного анализатора спектра WS-7 из серии "High Precision Wavelength Meters: WS_HighFinesse Angstrom Series" на основе интерферометра Физо. Показана работоспособность схемы на примере диагностики сверхзвуковых газожидкостных струй с высоким содержанием спрея, а также возможность его применения для многосторонней диагностики многофазных потоков
Автор:  В. М. Бойко, С. В. Поплавский
Ключевые слова:  лазерная доплеровская анемометрия, прямой спектральный анализ, интерферометры высокого разрешения Фабри–Перо и Физо, высокоскоростные газожидкостные струи
Стр:  1930

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ И СОЗДАНИЕ НА ИХ ОСНОВЕ ПЛАЗМЕННОДУГОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Представлены результаты многолетней работы Института теоретической и прикладной механики СО РАН в области разработки и исследования плазменного оборудования различного технологического назначения, а также его применения в области плазменного нанесения металлических и керамических покрытий. Показаны развиваемые направления разработки электродуговых плазмотронов постоянного тока и представлены фотографии некоторых из разработанных плазмотронов для каждого из развиваемых направлений. Представлены достижения института как в области развития специализированных плазмотронов для нанесения покрытий, так и результаты их различного технологического использования. Статья может быть полезна специалистам, разрабатывающим и использующим различного рода термические технологии.
Автор:  Д. Ю. Батомункуев, С. П. Ващенко, И. П. Гуляев, О. Б. Ковалев, В. И. Кузьмин, Д. В. Сергачёв, А. С. Тамбовцев, П. А. Тырышкин
Ключевые слова:  низкотемпературная плазма, электродуговой разряд, плазмотрон, плазменная технология, плазменное нанесение покрытий
Стр:  1939

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОМ АКУСТИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Представлен обзор способов и методов сушки пористых материалов. Дан исторический экскурс предложенного в ИТПМ СО РАН акусто-конвективного способа сушки пористых материалов высокоинтенсивными акустическими волнами. Представлены результаты экспериментальных исследований по изучению механизма миграции влаги в капиллярно-пористых и модельных образцах. Приведены математические модели для описания процессов конвективной и акусто-конвективной сушки пористых материалов. Дан обзор экспериментальных и теоретических работ различных способов увлажнения и сушки пористых, волокнистых и сыпучих материалов. Проанализировано влияние осушаемых материалов на динамику акусто-конвективной сушки и сопоставлено с конвективным, термо-конвективным, тепловым и естественным способами.
Автор:  А. А. Жилин
Ключевые слова:  акустическое воздействие на пористые материалы, акусто-конвективная сушка, конвективная сушка, тепловая сушка, термо-конвективная сушка, влияние интенсивности акустического воздействия на динамику сушки
Стр:  1949

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ