Отчет ИВМ СО РАН за 2008 годГранты международных научных фондов
Грант Министерства науки, техники и культуры Бельгии для проведения совместных исследований на тему «Поведение смешивающихся жидкостей под воздействием вибрации» в Центре микрогравитации Свободного университета г. Брюссель Руководитель: к.ф.-м.н. Ю. А. Гапоненко Исследования течений вязкой несжимаемой жидкости в поле быстроосциллирующих сил, выполненные за время командировки, проводились с помощью методов численного моделирования с использованием модели жидкости, описываемой уравнениями Навье-Стокса, в приближении метода осреднений. Такая методика, полученная в работах Зеньковской, Симоненко, Гершуни, Жуховицкого, позволяет существенно минимизировать время вычислений и по точности сопоставима с результатами физических экспериментов. Однако за рубежом предпочтение отдается вычислительным моделям с неосреднённым уравнением Навье-Стокса, что, несмотря на определенные достоинства, требует гораздо более существенных вычислительных мощностей. Интерес к проведённым исследованиям обусловлен обширной программой фундаментальных и прикладных исследований в условиях микрогравитации, осуществляемых при поддержке национальных космических агентств стран европейского союза (ESA) и Японии (JAXA). В условиях пониженной гравитации быстроосциллирующие силовые поля могут быть использованы как эффективный инструмент интенсификации тепло- и массопереноса в случаях неоднородного распределения плотности в жидкости. В ходе выполненных исследований методами численного моделирования изучена задача о смешивании бинарной смеси в прямоугольной области при условиях пониженной гравитации в быстроменяющемся внешнем горизонтальном силовом поле. Рассмотрено начальное состояние системы с наличием узкой поверхности раздела двух компонентов смеси, что соответствует условию устойчивого равновесия. В зависимости от параметров задачи обнаружены различные режимы течения. Так, при доминировании вибрационной нагрузки над гравитационной (Ravib/Ra > 3) наблюдается интенсивный пристеночный режим смешивания компонентов с образованием структур течения, характерных для неустойчивости Кельвина-Гельмгольца. Уменьшение интенсивности вибрации приводит к сокращению заброса массы вдоль вертикальных стенок и, в предельном случае, к диффузионному режиму смешивания компонентов. При исследовании смешивания слоев различной толщины обнаружены режимы вибрации, при которых происходит растворение только одного из компонентов с сохранением неизменной формы переходной поверхности раздела. (Отдел дифференциальных уравнений механики)
Научно-исследовательский проект INTAS № Руководитель: к.ф.-м.н. И. И. Рыжков Проведено исследование устойчивости конвективного течения многокомпонентной смеси в термогравитационной колонне. В колонне жидкость находится в вертикальном слое, подогреваемом сбоку. Термодиффузионное разделение смеси между боковыми стенками вместе с вертикальным конвективным потоком приводит к разделению компонентов в вертикальном направлении. Измерение этого разделения в стационарном состоянии позволяет определить коэффициенты термодиффузии. При увеличении разности температур основное конвективное течение может стать неустойчивым. В рамках линейной теории проведены расчеты критических параметров неустойчивости методом Галеркина, а также методом пошагового интегрирования с ортогонализацией. Впервые исследована устойчивость тройных смесей в колонне. Карта устойчивости тройной смеси совпадает с картой бинарной смеси в случае, когда оба компонента имеют одинаковые числа Шмидта (третий компонент — растворитель). Полученные результаты показывают, что термогравитационная колонна может использоваться для измерения коэффициентов диффузии и термодиффузии в тройных смесях, в которых один из компонентов имеет отрицательных эффект Соре. Также установлено, что уменьшение поперечной длины колонны оказывает стабилизирующий эффект на поперечные возмущения. Результаты данного исследования имеют важное значение для разработки экспериментальных установок и планирования измерений в многокомпонентных системах. Основные публикации:
(Отдел дифференциальных уравнений механики)
Совместный грант Американского Фонда Гражданских Исследований и Развития и Министерства образования и науки РФ CRDF № RUG1-2801-N0-06 «Development of Multi-Method Inversion Sheme for real-Time Tsunami Forecasting» Организации-исполнители: ИВМ СО РАН, ИЕиГН СФУ Ответственный исполнитель от ИВМ СО РАН: д.т.н. К. В. Симонов Разработана вычислительная методика оценки опасности цунами на основе данных гидрофизического мониторинга. Для морских акваторий северо-западной части Тихого океана выполнены численные эксперименты по моделированию данных гидрофизического мониторинга с целью решения прямых и обратных задач, оптимального расположения сети гидрофизических станций, оценки риска цунами и районирования береговой зоны. Основные публикации:
(Отдел вычислительных моделей в гидрофизике)
|
||||||||||||||||
| Webmaster |