14 февраля

Теймуразов А.С., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Вторичные течения и мелкомасштабная турбулентность при конвекции в замкнутых областях.

Целью работы является изучение крупномасштабной циркуляции, вторичных течений и мелкомасштабной турбулентности при естественной конвекции в замкнутых прямоугольных областях.
Основные результаты:

• Численно в трехмерной постановке исследована структура вторичных течений в случае естественной (не смешанной) конвекции жидкости над неоднородно нагретой поверхностью в замкнутой области, имеющей форму прямоугольного параллелепипеда. Обнаружено, что в данной конфигурации задачи возможны режимы как с поперечной, так и с продольной ориентацией вторичных конвективных валов. Построена фазовая диаграмма режимов вторичных течений, разделяющая течения различной с разными типами конвективных валов на плоскости Re -Ra.
• Установлено, как тип вторичных течений влияет на теплоперенос в системе. Показано, что для оценки величины теплопереноса в прикладных задачах возможно получить приемлемые результаты с использованием двумерной численной модели, что позволит существенно сэкономить на требуемых вычислительных ресурсах.
• Выполнено прямое численное моделирование турбулентной конвекции в тонких вертикальных слоях жидкости при подогреве снизу в рамках чисто двумерной (2D) и квазидвумерной (Q2D) моделей. Показано, что учет трения на боковых границах даже в рамках грубой модели линейного трения, использовавшейся в Q2D расчетах, позволяет получить реалистичную структуру турбулентного потока при аспектном отношении Г меньше или равна 0,1.
• Показано, что расчет с использованием квазидвумерной модели не только правильно описывает динамику крупномасштабного течения в слое, но и воспроизводит распределение энергии пульсаций скорости как в физическом пространстве, так и в пространстве Фурье. При этом результаты расчетов в чисто двумерной постановке имеют достаточно слабое отношение к турбулентному течению в реальной полости при любом аспектном отношении.

Автореферат Теймуразова А.С.
Видеозапись защита кандидатской диссертации Теймуразова А.С.

16 мая

Денисова М.О., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Нестационарная концентрационная конвекция Марангони в вертикальных слоях жидкости.

Целью работы является определение условий возникновения концентрационной конвекции Марангони в системах с межфазной поверхностью. Основное внимание уделено выяснению причин порогового развития капиллярного движения на свободной/межфазной поверхности воды и водных растворов ПАВ, а также анализу особенностей конвективного движения, обусловленных этим явлением.
Основные результаты:
В ходе экспериментального исследования определены условия возникновения концентрационной конвекции Марангони на малых по размеру свободной или межфазной поверхности жидкости. В частности:

• визуализирована структура и изучена эволюция течений и полей концентрации ПАВ; обнаружено пороговое развитие концентрационно-капиллярной конвекции как на поверхности воды, так и на поверхности органических жидкостей высокой степени очистки
• показано, что причиной порогового возникновения конвекции Марангони являются поверхностно-активные примеси, адсорбированная пленка которых придает поверхности ньютоновской жидкости "неньютоновские" свойства
• в случае локального внесения ПАВ на горизонтальную поверхность жидкости обнаружено, что величина порогового перепада концентрации быстро возрастает с уменьшением первоначального содержания ПАВ в жидкости и поперечного размера ее поверхности, а также при снижении степени очистки жидкости от примесей
• обнаружено, что время запаздывания уменьшается с ростом величины перепада концентрации ПАВ, а так же с увеличением поперечного размера свободной поверхности
• в случае вертикальной межфазной поверхности, контактирующей с неоднородным раствором ПАВ, показано, что возникающее капиллярное движение имеет колебательный характер, причем его возобновление на каждом цикле происходит при превышении порогового числа Марангони, определяемого текущим значением средней концентрации ПАВ вблизи поверхности
• обнаружено, что независимо от ориентации поверхности жидкости пороговый перепад концентрации быстро уменьшается с увеличением числа метиленовых групп в молекуле ПАВ (примерно в сорок раз при увеличении молекулы на пять метиленовых групп), а величина критического числа Марангони остается в пределах одного порядка (10 в 7)

Автореферат Денисовой М.О.
Видеозапись защита кандидатской диссертации Денисовой М.О.

26 июня

Лекомцев С.В., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Численный анализ устойчивости тонкостенных оболочек произвольного поперечного сечения, содержащих текущую и неподвижную жидкость.

Целью диссертационной работы является создание численного метода для расчёта собственных частот, форм колебаний, границы устойчивости и его применение для параметрического анализа динамических характеристик оболочек произвольного поперечного сечения, взаимодействующих с неподвижной или текущей жидкостью и нагруженных различными силовыми факторами.

Основные результаты:

• Предложен метод и разработан алгоритм его численной реализации для решения трёхмерных задач о собственных колебаниях и устойчивости нагруженных оболочек с круговым и произвольным поперечным сечением, содержащих неподвижную или текущую сжимаемую идеальную жидкость или газ
• В результате параметрического анализа получены новые количественные и качественные закономерности для собственных частот и форм колебаний круговых и эллиптических оболочек, полностью или частично заполненных жидкостью.
• Установлено, что при частичном заполнении горизонтально расположенных оболочек, в том числе и круговых, возможно существование более двух собственных форм колебаний с различными частотами, но с одинаковым числом полуволн в окружном и меридиональном направлениях. Независимо от уровня заполнения на низших частотах максимумы перемещений достигаются на смоченной поверхности. Для полностью или частично заполненных жидкостью горизонтальных оболочек имеет место немонотонная зависимость низших собственных частот колебаний от отношения полуосей эллипса, определяющего сечение оболочки, при фиксированной величине одной из полуосей.
• Получены результаты для критических скоростей потока жидкости, при которых происходит потеря устойчивости круговых и эллиптических цилиндрических оболочек при различных граничных условиях и геометрических параметрах системы. Обнаружено, что граница гидроупругой устойчивости существенно зависит от отношения полуосей эллипса.
• Показано, что уменьшение уровня потока жидкости внутри круговых и эллиптических цилиндрических оболочек приводит к повышению критических скоростей, но не оказывает влияния на вид потери устойчивости.
• На примере горизонтальных круговых и эллиптических цилиндрических оболочек, частично заполненных неподвижной жидкостью, показано, что величина внешнего равномерного давления, приводящая к потере устойчивости, не зависит от уровня заполнения.
• Учёт стационарных сил вязкого сопротивления в потоке жидкости приводит к повышению критических скоростей потери устойчивости круговых цилиндрических оболочек, полностью и частично заполненных текущей жидкостью, без изменения вида потери устойчивости.

Автореферат Лекомцева С.В.
Видеозапись защита кандидатской диссертации Лекомцева С.В.

26 июня

Салихова Н.К., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Деформационное поведение и упругие свойства сетчатых эластомеров и полимерных гелей с неоднородным распределением растворителя.

      На основании выполненных соискателем исследований:
разработана математическая модель, позволившая выяснить закономерности деформационного поведения сетчатых полимеров с неоднородным распределением растворителя;
предложены методы описания механического поведения сетчатых полимеров с неоднородным распределением растворителя при конечных деформациях полимерной матрицы;
доказана перспективность предложенного подхода для решения прикладных задач материаловедения и для развития новых методов исследования свойств сетчатых полимеров;
введены понятия сжимаемой и несжимаемой упругой смеси, которые применены для описания свойства сетчатых полимеров, содержащих растворитель.

Автореферат Салиховой Н.К.
Видеозапись защита кандидатской диссертации Салиховой Н.К.

26 июня

Банников М.В, кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Структурно-кинетические механизмы разрушения металлов в режимах много- и гигацикловой усталости.

Цели диссертационной работы:

• Исследование термодинамических закономерностей деформирования титановых сплавов при усталостном нагружении
• изучение механизмов много- и гигациклового разрушения металлов при различных состояниях микроструктуры (включая субмикрокристаллическое) с использованием данных количественной фрактографии рельефа поверхностей разрушения
• экспериментальное и структурное обоснование промежуточно - асимптотического характера закона Пэриса на основе определения масштабного инварианта (показателя Херста), соответствующ его качественным изменениям морфологии поверхности разрушения.

 
Основные результаты:

1. Впервые установлено на основе сравнительного анализа закономерностей усталостного разрушения титана с субмикрокристаллической и обычной поликристаллической структурой увеличение усталостной прочности при гигацикловых режимах нагружения для титана с субмикрокристаллической структурой.
2. Впервые на основе количественного анализа морфологии поверхностей усталостного разрушения по данным профилометрии высокого разрешения и вычисления масштабного инварианта (показателя Херста) установлены качественные различия режимов много- и гигацикловой усталости, обусловленные механизмами инициирования и распространения трещин.
3. Определены значения на основе количественного анализа рельефа поверхности разрушения по данным профилометрии высокого разрешения масштабного инварианта (показателя Херста) и соответствующие им масштабы, характеризующие развитие поврежденности в окрестности вершины усталостной трещины.
4. Установлен промежуточно-асимптотический характер автомодельной кинетики роста усталостных трещин при много- и гигацикловом режиме нагружения, обусловленный масштабно инвариантными закономерностями развития поврежденности в вершине трещины.

Автореферат Банникова М.В.
Видеозапись защита кандидатской диссертации Банникова М.В.