Details

Category: Архив защит

Published: 31 December 2013

Hits: 14183

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.

Details

Category: Архив защит

Published: 31 December 2012

Hits: 11855

17 мая

Никитин Д.А., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Устойчивость и нелинейные режимы адвективных течений в слоях и каналах с адиабатическими стенками.

Цели диссертационной работы:

• установление условий возникновения неустойчивости и характеристик нелинейных режимов адвективных течений одно- и двухкомпонентных жидкостей в плоском горизонтальном слое и горизонтальном канале прямоугольного поперечного сечения с теплоизолированными границами.
• определение оптимальных параметров акустического воздействия для управления устойчивостью течения однокомпонентной жидкости в плоском слое и канале прямоугольного сечения.

  Основные результаты:

1. Исследованы адвективные течения бинарной смеси в плоском горизонтальном слое с адиабатическими границами. Выявлен диапазон значений параметра термодиффузии, в котором стационарное решение неоднозначно. Определены границы линейной устойчивости стационарного течения по отношению к различным модам неустойчивости. Выполнено численное моделирование двумерных нелинейных режимов течения.
2. Рассмотрена устойчивость стационарного адвективного течения в длинном горизонтальном канале прямоугольного сечения с адиабатическими границами. Получены нейтральные кривые, карты устойчивости и структура критических возмущений для плоской гидродинамической, монотонной и колебательной спиральных мод неустойчивости.
3. Исследованы трехмерные адвективные течения в горизонтальном канале конечной длины. Показано, что при увеличении числа Грасгофа наблюдаются вилочная бифуркация, сопровождающаяся изменением типа симметрии течения, и бифуркация Хопфа. В зависимости от числа Прандтля и длины канала возможны разные варианты перехода к колебательным режимам течения: либо с предварительным нарушением симметрии течения, либо без смены типа симметрии.
4. Изучено влияние акустической волны на адвективное течение в длинном горизонтальном канале прямоугольного сечения с адиабатическими границами и его устойчивость. Найдено, что акустическая волна оказывает значительное стабилизирующее влияние на гидродинамическую и спиральную колебательную моды неустойчивости и дестабилизирующее влияние на спиральную монотонную моду. При малых числах Прандтля, характерных для жидких металлов, акустическое воздействие может применяться в качестве фактора, стабилизирующего адвективное течение.

28 июня

Ляпунова Е.А., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Многомасштабные закономерности локализации пластической деформации и разрушения металлов при динамическом нагружении.

Диссертационная работа посвящена исследованию масштабно-инвариантных закономерностей разрушения, развивающегося в условиях неустойчивости пластического сдвига и локализации деформации при динамическом нагружении металлических мишеней из алюминиевого сплава А6061 (аналог АД33) и меди марки М1, на основе анализа данных микроскопии высокого пространственного разрешения.

Определены границы достоверности применяемых в работе методов количественного анализа, доказана обоснованность использования вычисляемых с их помощью масштабно-инвариантных параметров в качестве независимых характеристик, отражающих состояние структуры материала.

Методами микроструктурного анализа выявлен многомасштабный характер локализации пластической деформации и разрушения при динамическом пробивании металлических мишеней. На основе верифицированных методов количественного анализа получена статистически достоверная информация об эволюции микрорельефа образующихся поверхностей разрушения для различных скоростей соударения. Установлено соответствие между изменением масштабно-инвариантных параметров микрорельефа поверхностей разрушения и данными микроструктурных исследований сильнодеформированного приповерхностного слоя, отражающими морфологию линий пластического течения. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования масштабно-инвариантных параметров микрорельефа поверхностей разрушения в качестве структурных переменных, отвечающих различным механизмам разрушения металлов при динамическом нагружении.

15 ноября

Мелентьев А.Б., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Эффекты асимметричных модуляций в задачах тепловой конвекции.

Целью работы является исследование эффектов асимметричной модуляции параметров в задачах свободной конвекции. В рамках работы решались задачи:

• Исследование влияния асимметрии модуляций гравитации на режимы конвекции в слое жидкости со свободными границами при подогреве снизу (в задаче Рэлея);
• Исследование влияния асимметрии модуляций гравитации на надкритические режимы конвекции в полости квадратного сечения;
• Исследование влияния асимметрии вращательных колебаний на конвективные режимы в полости квадратного сечения при подогреве снизу.

  Основные результаты:

1. Впервые найдены аналитические зависимости интегральных характеристик надкритических режимов конвекции от трёх параметров задачи, показывающие увеличение экстремальных значений характеристик при различных значениях параметра асимметрии.
2. Обнаружено, что амплитудные кривые для значений параметра асимметрии больше 1 или меньше 1 отличаются, особенно на низких частотах.
3. Показана эффективность использования амплитудных характеристик ветвления при фиксированных значениях угла наклона для предсказания результатов перестройки течения при вращательных колебаниях в случае низких частот.
4. Впервые обнаружено понижение "критического" значения амплитуды вращательных колебаний при отклонении параметра асимметрии от 1 в случае высоких частот.
5. Показано, что при сильном влиянии асимметрии на экстремальные интегральные характеристики течения, среднее за период значение этих величин меняется незначительно (не более 3%).

20 декабря

Колчанова Е.А., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Исследование устойчивости и нелинейных режимов конвекции в двухслойных системах жидкость-пористая среда, насыщенная жидкостью.

Цели диссертационной работы:

• исследование устойчивости равновесия подогреваемой снизу двухслойной системы горизонтальных слоев однокомпонентной жидкости и пористой среды, насыщенной той же жидкостью, в поле тяжести и высокочастотных вертикальных вибраций;
• исследование характера возбуждения и нелинейных режимов конвекции в подогреваемой снизу двухслойной системе однокомпонентная жидкость - пористая среда, насыщенная той же жидкостью, в поле тяжести и высокочастотных вибраций;
• исследование влияния высокочастотных вертикальных вибраций на возникновение конвекции в двухслойной системе горизонтальных слоев двухкомпонентной жидкости и пористой среды, насыщенной той же жидкостью, в поле тяжести;
• исследование устойчивости равновесия подогреваемой снизу двухслойной системы пористых слоев, насыщенных газом и гидратом и газом и льдом, в поле тяжести.

  Основные результаты:

1. Найдено, что вибрации оказывают сильное стабилизирующее действие на коротковолновые возмущения равновесия подогреваемой снизу двухслойной системы горизонтальных слоев однокомпонентной жидкости и пористой среды, насыщенной той же жидкостью; действие вибраций на длинноволновые возмущения, охватывающие оба слоя, значительно слабее.
2. Обнаружено, что в случае, когда толщина жидкого слоя мала по сравнению с толщиной пористого слоя и доминирует длинноволновая мода конвекции в подогреваемой снизу двухслойной системе однокомпонентная жидкость - пористая среда, насыщенная той же жидкостью, в отсутствие вибраций, при некотором значении надкритичности стационарный режим конвекции теряет устойчивость и сменяется колебательным режимом, который при дальнейшем повышении надкритичности вновь сменяется стационарным режимом. Вибрации приводят к сужению диапазона существования колебательного режима, так что при достаточно большой интенсивности вибраций при всех значениях надкритичности реализуется стационарный режим конвекции.
3. Для сравнимых толщин жидкого и пористого слоев, когда наблюдается взаимодействие коротковолновой и длинноволновой мод неустойчивости в двухслойной системе слоев однородной жидкости и пористой среды, насыщенной жидкостью, найдено, что при достаточно высокой интенсивности вибраций в некотором диапазоне значений числа Релея решение неединственно, при изменении надкритичности имеет место гистерезис.
4. Обнаружено, что в случае устойчивой концентрационной стратификации по плотности в двухслойной системе двухкомпонентная жидкость - пористая среда, насыщенная той же жидкостью, при включении вибраций появляется дополнительная, замкнутая, зона неустойчивости в области малых значений теплового числа Релея, существующая лишь при одновременном наличии примеси и вибраций. Появление этой зоны приводит к значительному дестабилизирующему эффекту вибраций.
5. Найдено, что механическое равновесие подогреваемой снизу двухслойной системы пористых слоев, насыщенных газом и гидратом и газом и льдом, в условиях, характерных для гидратных депозитов в районах вечной мерзлоты, становится неустойчивым при относительно больших значениях проницаемости слоев, геотермального градиента и отношения толщин слоев, а также в случае достаточно малых значений гидратонасыщенности депозитов.

Details

Category: Архив защит

Published: 31 December 2011

Hits: 12235

20 октября

Бурнышева А.В., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Влияние нестационарных внешних полей на устойчивость равновесия и течений жидкости.

Показано, что вращающееся в горизонтальной плоскости магнитное поле оказывает стабилизирующее действие на устойчивость механического равновесия подогреваемого снизу горизонтального слоя проводящей жидкости. Получены данные о структуре и интенсивности стационарного адвективного течения в бесконечно длинном горизонтальном канале кругового сечения при наличии однородного продольного градиента температуры и однородного вращающегося магнитного поля для конечных значений числа Прандля и магнитного числа Тейлора. Обнаружено существенное стабилизирующее действие однородного вращающегося магнитного поля на адвективное течение проводящей жидкости в бесконечном горизонтальном канале кругового сечения. Обнаружено, что при увеличении магнитного числа Тейлора монотонная неустойчивость адвективного течения сменяется колебательной. Критическое значение магнитного числа Тейлора, определяющее переход к колебательной неустойчивости, растет с увеличением числа Прандтля. Подтверждена гипотеза о механизме формирования страт в системе двух слоев несмешивающихся жидкостей при касательных вибрациях в условиях невесомости, связывающая образование страт с нарастанием возмущений с максимальным инкрементом.

Полученные результаты углубляют понимание явлений, происходящих при воздействии вращающегося магнитного поля на неоднородно нагретые жидкости, а также при воздействии высокочастотных вибраций на системы с поверхностями раздела. Полученные результаты могут найти применение при проектировании устройств для выращивания полупроводниковых кристаллов, в процессах химической технологии. Диссертационный совет рекомендует использование результатов и выводов диссертационной работы в Институте механики сплошных сред УрО РАН (г. Пермь), Пермском государственном национальном исследовательском университете (г. Пермь), Челябинском государственном университете (г. Челябинск), а также в образовательных и научных организациях, занимающихся проблемами гидродинамической устойчивости и магнитной гидродинамики. Диссертация является законченной научной квалификационной работой, посвященной теоретическому изучению влияния нестационарных внешних факторов (вращающегося магнитного поля и высокочастотных вибраций) на устойчивость равновесия и течений жидкости. Полученные в работе результаты имеют существенное научное и прикладное значение для теории устойчивости равновесия и течений неоднородно-нагретых жидкостей при наличии поверхности раздела.

7 ноября

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

Магнитофорез и диффузия коллоидных частиц в тонком слое магнитной жидкости.

1) Разработана и апробирована экспериментальная установка для измерения магнитной восприимчивости магнитной жидкости, позволившая упростить и ускорить расчет кривой намагничивания при сохранении высокой точности результатов. 2) Исследовано установившееся пространственное распределение частиц в разбавленных магнитных жидкостях в градиентном магнитном поле. Показано, что присутствие агрегатов многократно усиливает сегрегацию частиц и делает концентрационный профиль нелинейным даже на малых (порядка 1мм) расстояниях. 3) Показано, что форма агрегатов не влияет на равновесное распределение частиц. Различные модели агрегатов (цепочки или квазисферические кластеры) предсказывают практически одинаковую степень сегрегации. 4) Экспериментально и теоретически исследована динамика магнитофореза в разбавленной магнитной жидкости. Предложен новый способ обнаружения агрегатов в магнитных жидкостях. Показано, что признаком существования агрегатов является ступенчатое изменение со временем коэффициента при втором полиноме Лежандра в разложении концентрационного профиля. 5) Показано, что наилучшее согласие экспериментальных и расчетных данных по динамике магнитофореза соответствует предположению о квазисферической форме агрегатов. 6) Экспериментально и теоретически исследован магнитофорез частиц в концентрированных магнитных жидкостях. Продемонстрирована высокая чувствительность концентрационных профилей к числу и плотности упаковки частиц в агрегате. Показано, что присутствие агрегатов усиливает концентрационную неоднородность раствора на один – два порядка. Полученные результаты расширяют знания о влиянии магнитодипольных, стерических и гидродинамических взаимодействий на процессы массообмена в магнитных жидкостях и открывают путь к построению теоретических моделей, описывающих магнитофорез и диффузию частиц в концентрированных растворах. Эти сведения необходимы при проектировании устройств, использующих магнитную жидкость в качестве рабочего тела (магнитожидкостные герметизаторы, подшипники, громкоговорители, акселерометры и т.п.).

Диссертационный совет рекомендует использование результатов и выводов диссертационной работы в Институте механики сплошных сред УрО РАН (г. Пермь), Ивановском государственном энергетическом университете (г. Иваново), Институте химии растворов РАН (г. Иваново), Уральском федеральном университете (г. Екатеринбург), Ставропольском государственном университете (г. Ставрополь), Юго-Западном государственном университете (г. Курск), а также в образовательных и научных организациях, занимающихся проблемами гидродинамики магнитных суспензий. Диссертация является законченной научной квалификационной работой, посвященной экспериментальному исследованию дрейфа коллоидных частиц в магнитной жидкости и получению информации о влиянии межчастичных взаимодействий и агрегации частиц на их пространственное распределение. Полученные в работе результаты имеют существенное научное значение для теории массообмена в магнитных жидкостях.

22 декабря

Ташкинов М.А., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Многоточечные приближения высших порядков стохастической краевой задачи упругости композитов со случайной структурой

1) Впервые построено второе приближение решения стохастической краевой задачи теории упругости структурно-неоднородных сред с использованием метода функций Грина. Получены выражения для средних значений и дисперсий полей структурных напряжений и деформаций. 2) Произведен синтез неоднородных матричных структур со сферическими включениями, для которых были построены многоточечные моментные функции от второго до пятого порядков. Предложен новый вид аппроксимирующих выражений для моментных функций, коэффициенты которых найдены для структур с различной объемной долей и дисперсностью включений. 3) Разработан программный комплекс, позволяющий синтезировать реализации случайных структур с заданными параметрами, строить моментные функции высших порядков для них, вычислять статистические характеристики полей деформирования на основе решения стохастической краевой задачи теории упругости с применением параллельных вычислений. 4) Получены новые численные результаты для статистических характеристик полей деформирования в компонентах пористых матричных композитов со сферическими включениями при различных видах макрооднородного напряженно-деформированного состояния. Произведен анализ влияния геометрических параметров структуры композита на результаты расчета средних значений и дисперсий полей напряжений и деформаций. Разработанные модели структуры и методы решения стохастических краевых задач механики композитов могут быть использованы для сравнительного анализа влияния различных структурных параметров на статистические характеристики полей напряжений с целью создания материалов с заранее заданным комплексом свойств и оценки вероятностей разрушения.

Результаты диссертационной работы в виде математических моделей, методов, алгоритмов, методик расчетов и оформленные в виде программного кода в среде Wolfram Mathematica, могут быть использованы научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями, занимающимися разработкой и проектированием композиционных материалов и конструкций из них. Результаты и выводы диссертационной работы могут быть использованы в высших учебных заведениях, научно-исследовательских институтах, предприятиях и организациях, связанных с решениями прикладных задач механики композиционных материалов, таких как НПО «Искра» (Пермь), ОАО «Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов» (Пермь), Институт механики сплошных сред УрО РАН (Пермь), Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь), Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (Екатеринбург), Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (Самара) и других. Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, посвященной исследованию полей структурных напряжений и деформаций в композиционных материалах со случайной структурой на основе построения решений статистически нелинейных краевых задач в многоточечных приближениях. Полученные в работе результаты имеют существенное значение для создания научных основ оценки прочности и надежности материалов и конструкций.

22 декабря

Ковалевская К.В., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Нелинейные эффекты в тепловой конвекции вязкоупругих жидкостей в статическом и модулированном поле тяжести.

1) Определены границы линейной устойчивости равновесия подогреваемого снизу горизонтального слоя вязкоупругой жидкости Олдройда в модулированном поле тяжести; найдено, что запаздывание деформаций оказывает стабилизирующее воздействие. 2) Методами слабонелинейного анализа найдены границы, разделяющие области мягкого и жесткого возбуждения конвекции жидкости Олдройда в подогреваемой снизу квадратной области в случаях свободных и твердых границ. 3) С помощью конечномерной динамической системы исследованы слабонадкритические нелинейные режимы конвекции жидкости Олдройда в подогреваемой снизу квадратной области со свободными границами; обнаружены и исследованы бифуркационные переходы пяти типов. 4) Численно исследованы нелинейные режимы конвекции жидкости Олдройда в подогреваемой снизу квадратной области с твердыми границами. Обнаружен интервал реологических параметров, в котором амплитудная поверхность является неоднозначной, так что на плоскости параметров число Дебора – число Грасгофа имеются две линии складок, образующих сборку. 5) Определены границы линейной устойчивости равновесия жидкости Олдройда в подогреваемой снизу квадратной области с твердыми границами в модулированном поле тяжести. 6) Численно исследовано влияние модуляции силы тяжести на нелинейные режимы конвекции вязкоупругой жидкости Олдройда в подогреваемой снизу замкнутой полости.

Полученные результаты углубляют понимание связи реологии вязкоупругих жидкостей и возникающих конвективных режимов при наличии подогрева снизу, а также явлений, наблюдаемых в таких системах, в модулированном поле тяжести. Полученные результаты могут найти применение при совершенствовании процессов переработки, транспорта и хранения таких жидкостей. Диссертационный совет рекомендует использование результатов и выводов диссертационной работы в Институте механики сплошных сред УрО РАН (г. Пермь), Пермском государственном национальном исследовательском университете (г. Пермь), Пермском национальном исследовательском политехническом университете (г. Пермь), Казанском национальном исследовательском техническом университете, а также в других образовательных и научных организациях, занимающихся проблемами гидродинамической устойчивости и реологией сложных сред. Диссертация является законченной научной квалификационной работой, посвященной теоретическому изучению тепловой конвекции вязкоупругих жидкостей в статическом и модулированном поле тяжести. Полученные в работе результаты имеют существенное научное и прикладное значение для теории устойчивости равновесия неоднородно нагретых жидкостей со сложной реологией.

Details

Category: Архив защит

Published: 31 December 2010

Hits: 11073

18 февраля

Коваленко Л.В., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Исследование краевых эффектов стохастически неоднородных элементов конструкций при установившееся ползучести.

В работе анализируются возможные подходы к исследованию процессов деформирования тел со структурной неоднородностью, существующие подходы к построению стохастических моделей неупругого деформирования структурно неоднородных сред, рассматриваются постановки стохастических краевых задач теории ползучести, исследуются существующие методики и алгоритмы оценки показателей надежности стохастически неоднородных элементов конструкций в условиях ползучести. Целью работы являлась разработка аналитических методов решения стохастических нелинейных краевых задач установившейся ползучести на основе метода малого параметра и его применения к исследованию краевых эффектов, возникающих вблизи границ структурно-неоднородных тел, и к оценке показателей надежности элементов конструкций из структурно-неоднородных материалов.

Решены аналитически одномерная, двухмерная и трехмерная нелинейные краевые задачи ползучести в стохастической постановке по методу малого параметра в первом приближении. Полученные решения позволили проанализировать и установить основные особенности краевого эффекта, возникающего вблизи границе случайно неоднородных материалов, и оценить краевой эффект количественно. Показано, что на границе стохастически неоднородных сред появляется концентрация напряжений, которая может достигать заметной величины.

На основе полученных решений были предложены методики и алгоритмы оценки надежности стохастически неоднородных элементов конструкций по деформационному критерию отказа и по критерию длительной прочности, позволяющие определить ресурс конструкций на стадии установившейся ползучести и случайное время разрушения на третьей стадии ползучести.

18 февраля

Андреева Е.А., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Структурно-феноменологическая модель реологического деформирования разупрочняющихся и нелинейно-упругих материалов и ее приложения.

Работа посвящена разработке структурно-феноменологической моделей для разупрочняющихся вследствие пластичности и ползучести металлических нелинейно-упругих материалов, позволяющих описать ряд новых эффектов (немонотонный характер зависимостей пределов текучести на сжатие после предварительного растяжения на стадии пластического разупрочнения, неклассические эффекты влияния скорости нагружения на диаграмму деформирования в условиях ползучести, влияние деформации ползучести на нелинейно-упругую деформацию, свойство механической памяти и вязкоупругости для нелинейно-упругой деформации в условиях ползучести, неаддитивность нелинейно-упругой деформации и деформации ползучести и другие) и решать краевые задачи на основе структурной моделей, не прибегая к физическим уравнениям состояния. Это позволило, с одной стороны, качественно и количественно понять причины процесса разрушения материала на микроуровне в условиях закритического деформирования, а с другой строить феноменологические теории неупругого реологического деформирования и разрушения и оптимально планировать определяющий эксперимент для идентификации параметров.

Основное преимущество разработанных структурных моделей состоит в том, что они не требуют введения новых конструктивных изменений и новых параметров, а многие эффекты являются внутренними математическими свойствами этих моделей, которые объясняются напряженно-деформированным состоянием локальных элементов структурной модели и их эволюционным процессом разрушения.

Основными результатами являются: разработка и исследование структурной модели разупрочняющихся сред вследствие деформации пластичности и ползучести в условиях одноосного и сложных напряженных состояний; разработка методов решения одномерных краевых задач для стрежневых систем и балок из пластически разупрочняющихся материалов на основании структурной модели; качественное и количественное исследование эффекта Баушингера на стадии пластического разупрочнения; анализ влияния скорости нагружения на диаграмму деформирования в условиях ползучести с позиций структурной модели; методика построения поверхности устойчивого упругопластического деформирования на основании структурной модели в условиях сложного напряженного состояния; методика расчета ползучести, накопления микроповрежденности (микроразрушений) и континуального разрушения материала при разных видах напряженного состояния и сопоставление результатов расчета ползучести и длительной прочности по структурной модели с экспериментальными данными и данными расчета по известным теориям ползучести и длительной прочности; разработка структурной модели ползучести нелинейно-упругого материала, на основании которой показано, что эффект влияния деформации ползучести на упругую деформацию имеет место при сложном напряженном состоянии в случае, если локальные элементы наделены законом нелинейной упругости.

22 апреля

Чупин А.В. кандидат физико-математических наук, 01.02.05

МГД-течения в тороидальном канале

В работе проводится анализ трехмерного течения несжимаемой жидкости в тороидальном канале и магнитных полей, генерируемых винтовыми потоками проводящей среды в торе. Целью работы являлось аналитическое и численное исследование стационарных течений, возникающих в тороидальном канале под действием постоянных массовых сил, как однородных, так и неоднородных, и численное исследование факторов, влияющих на эффект генерации магнитного поля в таких течениях. Получено аналитическое решение для стационарного течения в тороидальном канале под действием постоянной однородной силы в виде ряда по малому параметру кривизны канала. Данное решение впервые полностью описывает зависимость от кривизны и дает новые точные характеристики для медленных течений. Полученный ряд исследован на сходимость, а само течение на устойчивость по отношению к бесконечно малым однородным вдоль канала возмущениям. С помощью разработанного пакета программ, пригодного для эффективных вычислений на многопроцессорной вычислительной технике, численно получены стационарные распределения спиральности в области канала с дивертором. Для вычислений применялась конечно-разностная сетка в декартовой системе координат, криволинейная граница аппроксимировалась специальным образом. Численно получена зависимость порога генерации магнитного поля в винтовом течении в торе от его кривизны и шага винта потока. Найдено новое решение в виде динамо-волны, не затухающей на оси тора. Указана возможность снижения порога генерации магнитного поля за счет изменения параметра потока. Результаты могут быть применены в приложениях, связанных с течениями по криволинейным трубопроводам, и фундаментальных исследованиях по генерации магнитного поля в замкнутых объемах.

6 мая

Макарихин И.Ю, доктор физико-математических наук, 01.02.05

Диссипативные структуры и нестационарные процессы в межфазной гидродинамике.

Объектом исследования являлось равновесие, движение и устойчивость диссипативных систем, в которых поверхностные силы являются определяющим фактором изучаемых процессов. Цель работы - экспериментальное и теоретическое исследование гидродинамических эффектов в задачах межфазной конвекции с точки зрения возникновения диссипативных структур. Для этой цели впервые теоретически и экспериментально: исследованы процессы слияния капель в невесомости и капель, плавающих на поверхности жидкости; построена математическая модель и выполнены эксперименты по изучению явления кумуляции при ударе капли о поверхность жидкости; проведена серия экспериментов с каплями насыщенного водой четыреххлористого углерода для определения условий, которых линейное натяжение превалирует над поверхностным; проведены исследования разрушения пузырей, изучена зависимость от времени средних размеров пленки, остающейся от пузыря; проведены эксперименты по изучению явления неслияния соприкасающихся капель; изучены типичные течения во вращающихся жидкостях, заполняющих сферическую полость в неоднородно нагретом твердом массиве; изучен дрейф шаров во вращающихся жидкостях; проанализированы результаты экспериментов по неустойчивости стекающих струй к меандрированию. Определена функция распределения вероятности меандрирования стекающей струи любой длины; решена задача о термокапиллярной конвекции от линейного источника тепла и проведено исследование ее устойчивости. Разработанная методика и результаты используются в научно-исследовательской работе в Пермском государственном университете, в Пермском педагогическом университете, Институте экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, а также в учебном процессе в Пермском государственном университете.

17 июня

Пантелеев И.А., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Масштабно - инвариантные закономерности разрушения горных пород и развитие сейсмических событий

Целью работы является разработка физико-математической модели процессов разрушения твердых тел на различных пространственных масштабах с учетом роли коллективных эффектов в ансамблях дефектов при формировании очагов разрушения; обоснование на основе полученных автомодельных решений для параметра поврежденности масштабно-инвариантных закономерностей развития сейсмических событий, с которыми связываются механизмы неустойчивого лавинообразного развития сдвиговых дефектов при подготовке землетрясений; исследование масштабно-инвариантных закономерностей накопления поврежденности при деформировании соляных пород (карналлита, сильвинита) на лабораторном масштабе. По результатам исследования установлено, что: - выполнение масштабно-инвариантных закономерностей развития сейсмических событий является следствием автомодельного характера развития поврежденности на завершающей стадии разрушения; - переход к стадии неустойчивого лавинообразного развития поврежденности в потенциальной области источника землетрясения инициируется локальными возмущениями поля напряжения; - формирование очага разрушения сопровождается инициированием возмущения поля напряжения, ассоциируемым с наблюдаемыми на геологических масштабах "медленными" движениями.

23 сентября

Степанова Л.В., доктор физико-математических наук, 01.02.04

Математические модели деформирования и разрушения в условиях ползучести.

Цель работы - разработка математических моделей описания деформирования и разрушения элементов конструкций с трещинами в условиях ползучести с учетом процесса накопления микроповреждений, оценке влияния поврежденности на механические поля в окрестности вершины трещины на основе анализа связанных задач теории ползучести и поврежденности, анализе НДС вблизи вершины трещины в среде с дробно-линейным законом установившееся ползучести. 1) Проведен асимптотический анализ НДС и поврежденности у вершины трещины в условиях ползучести в связанной постановке с использованием автомодельной переменной и автомодельного представления решения с учетом слагаемых высоких порядков, что позволило найти форму области полностью поврежденного материала и дать оценку скорости роста данной области. 2) Найдено промежуточно-асимптотическое поведение напряжений и скоростей деформаций ползучести у вершины трещины с учетом повреждаемости в связанных задачах теории ползучести и механики поврежденности. 3) Разработан аналитический метод построения собственных решений для тел с трещинами в материале со степенным определяющим законом, на основе которого получена аналитическая формула, представляющая собственное значение нелинейной задачи как функцию от собственного значения линейной задачи и показателя нелинейности материала. 4) Получено асимптотическое решение задачи о росте трещины в упруго-нелинейно-вязком материале в среде с поврежденностью в связанной постановке, позволяющее дать оценку скорости роста трещины с учетом процесса накопления повреждений. 5) Впервые найдено НДС вблизи вершины трещины в материале с дробно-линейным законом установившейся ползучести при смешанном нагружении и выявлен характер сингулярности поля скоростей деформаций в окрестности вершины трещины.

21 октября

Брацун Д.А., доктор физико-математических наук, 01.02.05

Динамика многофазных многокомпонентных жидкостей с элементами внешнего управления.

Работа посвящена теоретическому исследованию тепломассопереноса в многофазных многокомпонентных системах при наличии ряда осложняющих факторов: химических реакций, переменного силового поля, воздействия внешней управляющей подсистемы и т.д. Рассматривается три типа гетерогенных систем: (I) неизотермическая двухфазная среда, состоящая из жидкости и мелкодисперсной примеси; (II) двухслойная система несмешивающихся жидкостей, содержащих реагирующие компоненты; (III) коллоидный раствор белковых молекул, концентрация которых регулируется посредством обратной связи. Для этих систем в работе получены новые модельные уравнения и обнаружены новые физические эффекты: дестабилизация конвективного течения неизотермической суспензии; возникновение периодической структуры хемоконвективных пальчиков вблизи межфазной границы двухслойной системы; возбуждение сложных колебаний в среде белковых молекул при взаимодействии запаздывания и шума.

Рассмотрены также вопросы управления неравновесными процессами в неоднородных системах. В работе содержатся новые результаты по управлению как пассивного, так и активного типа: предложен новый способ управления структурообразованием в плоском реакторе посредством локального изменения теплопроводности стенок реактора; дано объяснение возбуждению колебаний в задаче об активном управлении равновесием жидкости в прямоугольном термосифоне, подогреваемом снизу, и показано, что колебания вызываются запаздыванием управляющей подсистемы. Предложена модификация алгоритма Гиллеспи на случай запаздывающих реакций.

Полученные результаты углубляют понимание процессов в многофазных многокомпонентных жидкостях, расширяют представления о действующих в них механизмах неустойчивости. Выводы и рекомендации работы будут полезны разработчикам технологических и физических экспериментов, проводимых как в условиях орбитального полета, так и в лабораторных условиях.

9 декабря

Марышев Б. С., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Нестационарные режимы тепломассобмена в пористой среде.

Диссертация посвящена задачам, возникающим при исследовании процессов тепломассообмена в пористой среде, это перенос примеси и конвекция, как тепловая, так и концентрационная. Диссертация состоит из трех глав.

Первая глава посвящена исследованию конвекции в бесконечном пористом цилиндре в присутствии бокового просачивания и модуляции силы тяжести, получены критерии реализации двумерных режимов конвекции, а так же критерии существования семейства периодических режимов.

Вторая часть работы посвящена разработке новых и обобщению уже известных методов описания диффузии в пористой среде с учетом прилипания примеси к твердому скелету. Прилипание учитывается в рамках двух моделей аномальной диффузии: модели с фрактальными производными и кинетической модели Разработан ряд численных и аналитических методов для решения задач возникающих при исследовании диффузии в рамках обеих моделей, произведены тесты методов на простых одномерных задачах транспорта примеси.

Третья глава диссертации посвящена задачам конвективной устойчивости при концентрационной конвекции с учетом прилипания примеси. Решено две задачи, при решении каждой прилипание учитывалась в рамках двух моделей аномальной диффузии, произведено сопоставление результатов, определены области применимости моделей. Первая задача об устойчивости плоского диффузионного фронта распространяющегося вглубь массива пористой среды. Произведена оценка времен формирования неустойчивой стратификации, а так же анализ зависимости характеристик возмущений от параметров задачи. Вторая задача об устойчивости однородного течения в вертикальном фильтре, где при учете прилипания была обнаружена колебательная мода неустойчивости, отсутствующая в классической постановке задачи.

Полученные результаты опубликованы в ведущих научных журналах, а также неоднократно докладывались на российских и международных конференциях.

Details

Category: Архив защит

Published: 31 December 2009

Hits: 11456

22 января

Беляева Н.А., доктор физико-математических наук, 01.02.04

Математическое моделирование деформирования вязкоупругих структурированных полимерных (композитных) систем

Целью работы является развитие реодинамических моделей структурированных материалов, теоретическое исследование реологических особенностей и самоорганизации при течении структурированных жидкостей, математическое моделирование процессов отверждения при твердофазной плунжерной экструзии полимеров с учетом их вязкоупругого поведения. Впервые построена диссипативная структура в области сверханомалии куэттовского течения, представлены математические модели напорных и сдвиговых течений структурированной жидкости, определена область параметров, соответствующая явлению сверханомалии вязкости. Представлены математические модели отверждения осесимметричных изделий при параллельном протекании реакций полимеризации и кристаллизации. Напряженно-деформированное состояние определялось на основе интегрального уравнения, записанного для двумерного случая. Определены области низкотемпературного и высокотемпературного режимов реакции. Впервые представлена структурная модель твердофазной плунжерной экструзии вязкоупругого материала, показана возможность неустойчивого режима выдавливания при малых и больших скоростях. Сравнением характерных времен отдельных процессов структурирования, упрочнения и выдавливания проведен анализ качественно различных режимов экструзии. Практическая ценность работы состоит в создании возможности регулирования процессов отверждения при твердофазной экструзии и выборе оптимальных режимов процесса. Результаты теоретических исследований используются в Научно-образовательном центре "Твердофазные технологии" (г. Тамбов) и рекомендуются для применения на предприятиях, занимающихся переработкой полимеров.

23 апреля

Накарякова Т.О., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Исследование сингулярности напряжений в вершине круговых и некруговых конусов

Объектом исследования является окрестность вершины круговых и некруговых конусов. Цель работы - разработка аналитических и численных методов для оценки характера сингулярности напряжений в вершинах различных конусов и анализ на их основе сингулярности напряжений при различных геометрических и механических параметрах. Аналитическими методами получены собственные решения с помощью разложения в ряд Фурье по окружной координате. Разработан численный метод расчета показателей сингулярности напряжений в вершинах конусов и алгоритм его численной реализации на основе метода конечных элементов. Аналитически исследован характер сингулярности напряжений в вершине кругового конуса при смешанных граничных условиях. Впервые численно исследована сингулярность напряжений в конусе с эллиптическим основанием, полом и составном конусах, конусе с внутренней особой точкой при различных граничных условиях на боковых поверхностях. Практическая значимость полученных решений состоит в том, что окрестность особых точек является, как правило, зоной ярко выраженной концентрации напряжений.

21 мая

Зуев А.Л., доктор физико-математических наук, 01.02.05

Тепловая и концентрационная конвекция Марангони в тонких слоях жидкости.

Целью работы является экспериментальное изучение конвективных течений в стратифицированных жидких средах с межфазной границей жидкость-газ, вызванных градиентом поверхностного натяжения вследствие неоднородности температуры или концентрации растворенного ПАВ. Предложены новые экспериментальные методики, позволившие минимизировать влияние гравитационных течений и исследовать термокапиллярную и концентрационную конвекцию в лабораторных условиях. Экспериментально обнаружены новые физические явления: деформация и разрыв слоя жидкости под действием ПАВ, дрейф пузырьков в направлении увеличения концентрации ПАВ, осцилляции конвективного течения вокруг пузырьков в жидкости с вертикальной стратификацией по концентрации, пороговый характер возникновения концентрационного течения Марангони в тонких слоях. Полученные результаты могут быть использованы для разработки рекомендаций по управлению поведением жидкостей, включающих в себя нерастворимые капли и газовые пузыри, при подготовке экспериментов в условиях невесомости, для оптимизации технологических процессов, в которых существенна термокапиллярная и концентрационно-капиллярная конвекция.

19 ноября

Степанов Р.А., доктор физико-математических наук, 01.02.05

Генерация магнитных полей турбулентными потоками проводящей среды

Объектом исследования являются магнитные поля, которые существуют у компактных астрофизических объектов, таких как планеты и звезды, наблюдаются в межзвездном пространстве, и могут быть свойственны галактикам и галактическим кластерам. Речь идет о магнитном поле, возникающем в процессе движения электропроводящей среды, такой как жидкий металл или плазма. Описание генерации космических магнитных полей остается важнейшей фундаментальной проблемой магнитной гидродинамики (МГД). Актуальность этой проблемы объясняется особой ролью магнитных полей в формировании ионосферы Земли, изменениях солнечной активности, звездообразовании в галактических дисках и многих других процессах и явлениях. Цель работы состоит в формировании согласованных представлений об условиях и характере процессов генерации магнитных полей в турбулентных потоках с использованием единой основы - построение теоретических и численных моделей, интерпретация экспериментальных измерений и астрофизических наблюдений. Основу используемых математических моделей составляют уравнения магнитной гидродинамики. Турбулентные эффекты устанавливаются в рамках теории среднего поля с помощью корреляционного анализа в приближении второго порядка. Динамика мелкомасштабных полей в широком спектральном диапазоне описана с использованием каскадных моделей турбулентности. Основным математическим методом обработки данных экспериментальных измерений и астрофизических наблюдений является вейвлет- анализ. В диссертации разработаны новые математические подходы к учету турбулентности при описании процессов генерации магнитных полей, впервые измерены турбулентные коэффициенты переноса магнитной гидродинамики средних полей, предложены новые методы анализа и интерпретации данных наблюдений космических магнитных полей.

3 декабря

Плехов О.А., доктор физико-математических наук, 01.02.04

Структурно - кинетические механизмы деформирования и разрушения материалов в крупнозернистом и субмикрокристаллическом состояниях

В диссертационной работе разработан метод термодинамического описания процессов деформирования конструкционных материалов, основанный на решении статистической задачи об эволюции ансамбля мезоскопических дефектов. Предложены феноменологические модели упругопластического деформирования и разрушения, диссипации и накопления энергии для металлов, основанные на термодинамическом описании процессов преобразования энергии в материале и эволюции дефектов на различных масштабных уровнях. На основе методов инфракрасной термографии, акустической эмиссии и оптической интерференционной профилометрии разработаны методы мониторинга процессов дисперсного и макроскопического разрушения; экспериментально исследованы термические и акустические предвестники разрушения, установлена их связь со стадийностью процессов циклического нагружения. Впервые обнаружен, экспериментально и теоретически обоснован эффект аномально высокой диссипативной способности субмикрокристаллического титана при циклическом и высокоскоростном нагружении, что позволило объяснить ряд эффектов, обусловленных нелинейным характером диссипации энергии при пластическом деформировании, предложить и реализовать оригинальную экспериментальную программу исследования термодинамики деформирования крупнозернистых и субмикрокристаллических материалов, исследовать аномалии процессов диссипации и накопления энергии в субмикрокристаллических материалах.

24 декабря

Просвиряков У.Ю., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Устойчивость деформирования стержневой системы, осуществляющей растяжение с кручением полой цилиндрической детали из разупрочняющегося материала.

Цель работы провести полное и математически корректное исследование устойчивости процесса деформирования и разрушения механической системы с элементом из разупрочняющегося материала. Для этого разработаны методы построения определяющих соотношений с особенностями, возникающими при разупрочнении материала, и описания свойств материала на стадии разупрочнения при жестком нагружении образца по различным путям деформирования. Проведены исследования устойчивости процесса деформирования системы при жестком, мягком и смешанном нагружении. Получены условия сходимости итерационных процедур и показано, что начало их расходимости связано с потерей устойчивости процесса деформирования.

Details

Category: Архив защит

Published: 31 December 2008

Hits: 12998

25 сентября

Садилов Е.С., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Влияние осложняющих факторов на возникновение и нелинейные режимы конвекции в горизонтальных слоях.

Объектом исследования является горизонтальный слой проводящей жидкости во вращающемся магнитном поле и в поле тяжести и горизонтальный пористый слой, заполненный бинарной смесью при наличии прокачивания. Показано, что при действии однородного вращающегося магнитного поля на горизонтальный слой подогреваемой снизу проводящеей жидкости в некотором интервале значений числа Гартмана наблюдается скачок волнового числа наиболее опасных возмущений. Обнаружено, что неоднородное быстро вращающееся магнитное поле дестабилизирует механическое равновесие. Обнаружена область устойчивости гексагональных ячеек, сосуществующих с устойчивыми валами. Показано, что в случае нормального эффекта Соре прокачивание не влияет на порог линейной устойчивости механического равновесия горизонтального пористого слоя. В случае аномального эффекта Соре сколь угодно слабое прокачивание приводит к дестабилизации длинноволновых возмущений. Найдены характеристики двумерных конечно-амплитудных режимов конвекции в горизонтальном пористом слое, насыщенном бинарной смесью. Вращающееся магнитное поле может быть использовано для получения чистых монокристаллов полупроводников. Результаты по влиянию прокачивания бинарной смеси могут быть использованы для изучения распространения загрязнителей в почве.

25 сентября

Столбова О.С., доктор физико - математических наук, 01.02.04

Термоупругие и термоупругопластические процессы при конечных деформациях: применение формализованного подхода

Целью работы является применение формализованного подхода к построению моделей поведения термоупругой и термоупругопластической сред при конечных деформациях и аттестация этих моделей на простейших задачах. Для общего случая термо-упруго-неупругого процесса построены определяющее уравнение и уравнение теплопроводности. Построены тензоры отклика материала на малые упругие деформации относительно промежуточной конфигурации, соответствующие упругому потенциалу слабосжимаемого материала (термупругий процесс) и упрощенному закону Синьорини (термупругопластический процесс). Осуществлены дифференциальные и вариационные (слабые) постановки связанных термоупругой и термоупругопластической задач. Решены тестовые задачи. Получена система линейных уравнений относительно приращения удлинения стержня в поперечном направлении и приращения температуры. Разработаны алгоритмы численной реализации задач. Выполнено сравнение полученных решений с экспериментальными данными. Практическая значимость работы состоит в подтверждении (на примерах термоупругой и термоупругопластической задач) возможности использования разрабатываемого формализованного подхода к построению моделей поведения термо-упруго-неупругих сред, то есть, в возможности, выполнив последовательность определенных действий, получить согласованные со всеми законами механики соотношения.

16 октября

Морозов И.А., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Влияние структуры эластомерного нанокомпозита на его механические свойства

Объектами исследования являются особенности структуры эластомерных нанокомпозитов и их влияние на механические свойства материалов. Цель работы состоит в построении моделей, позволяющих осуществить анализ структуры эластомерного нанокомпозита, ее перестройки при конечных деформациях материала и влиянии на механические свойства. Предложенная в работе структурная модель сетки наполнителя в материале выявила корреляцию между особенностями строения агрегатов технического углерода различных марок и свойствами наполненных резин. На основе полученных результатов была разработана структурно-феноменологическая модель вязкоупругого поведения эластомерного композита с учетом эффекта размягчения Патрикеева-Маллинза. Введение в модель механизмов поведения материалов на структурном уровне позволило воспроизвести эксперимент на одноосное циклическое нагружение резины в широком диапазоне деформаций.
Одна из частей работы посвящена экспериментальному исследованию при помощи атомно-силового микроскопа механических свойств нанопленок полиизопрена вблизи углеродной поверхности. Результаты показали, что энергия поверхности, жесткость и сила адгезии пленок тем больше, чем ближе активная углеродная поверхность. Полученные результаты могут быть использованы в шинной промышленности для прогнозирования свойств изделий из наполненных наночастицами полимеров.

27 ноября

Мизева И.А., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

МГД турбулентность в межзвездной среде: модели и анализ карт поляризованного радиоизлучения

Актуальность исследования МГД турбулентности в межзвездной среде обусловлена необходимостью построения теории динамо галактических полей и изучения динамики космической плазмы в галактиках. Для решения этих задач требуется как разработка методов анализа результатов наблюдения, так и построение адекватных численных моделей.

Получены следующие результаты. Показано, что спектры параметров Стокса в меньшей степени подвержены изменениям, вызванным процедурами предварительной обработки карт, нежели спектры карт интенсивности поляризованного радиоизлучения. Поэтому карты параметров Стокса более предпочтительны для исследования мелкомасштабных свойств турбулентности. Разработана новая каскадная модель МГД турбулентности, отличающаяся от известных способом описания спиральностей. Модель позволяет адекватно описать распределение спиральностей по спектру и сохраняет работоспособность при сколь угодно высоком их уровне. Показано, что вносимая в турбулентный поток перекрестная спиральность существенно меняет характер каскадных процессов, препятствуя спектральному переносу энергии и приводя к накоплению энергии в системе. При этом с ростом уровня перекрестной спиральности наклон спектра постепенно изменяется от "-5/3" до "-2".

Практическая значимость разработанных методов анализа данных и результатов исследования ошибок, возникающих при их обработке, определяется насущными задачами наблюдательной радиоастрономии. Построенная каскадная модель МГД турбулентности и результаты, полученные с ее помощью, могут быть использованы в теории МГД динамо и при построении моделей галактик.

27 ноября

Баталов В.Г., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Экспериментальное исследование структуры конвективных течений во вращающихся слоях жидкости

Объектом исследования являются конвективные течения во вращающихся слоях жидкости со свободной верхней границей. Конвективные течения создаются при помощи локального подогрева снизу. Целью работы является проведение сравнительного исследования интегральных характеристик слоя жидкости и локальной структуры течения для конвективных циркуляций различного масштаба и направлений циркуляции. Экспериментальные исследования осуществляются с использованием прибора Polis, основанного на трассерном оптическом методе PIV (Particle Image Velocimetry) измерения полей скорости в жидкостях и газах.

Созданы экспериментальные установки и проведены измерения полей скорости, вычислены интегральные характеристики движения слоя жидкости (интегральный момент импульса, кинетическая энергия слоя, градиенты скорости). Построены зависимости этих характеристик от безразмерных параметров. Приведены поля азимутальных скоростей, построены зависимости градиентов скорости, кинетической энергии, момента импульса от числа Грасгофа для различных тепловых режимов. Показано, что эффективность обмена моментом импульса между жидкостью и подложкой зависит от направления конвективной циркуляции.

Полученные результаты могут быть использованы для тестирования теоретических исследований в области изучения конвективных процессов в звездах, атмосферах планет и технологических устройствах.

18 декабря

Паршакова Я.Н., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Конвекция в системах с деформируемыми поверхностями раздела сред.

Объектом исследования являются механизмы неустойчивости в системах с деформируемыми поверхностями раздела сред. Целью работы является исследование устойчивости механического равновесия двухслойной системы жидкостей и устойчивости фронта кристаллизации в процессе затвердевания бинарного расплава. Аналитическое исследование устойчивости равновесия двухслойной системы проводится с использованием метода многих масштабов и разложения в ряд по малому параметру, а численное исследование - с использованием методов построения фундаментальной системы решений и дифференциальной прогонки. При моделировании процесса направленной кристаллизации используется метод конечных объемов.

Обнаружена длинноволновая колебательная мода неустойчивости равновесия двухслойной системы несмешивающихся жидкостей. Найдено, что высокочастотные вертикальные вибрации стабилизируют равновесие двухслойной системы, а высокочастотные вращательные вибрации предотвращают образование приосевой впадины, повышают порог морфологической неустойчивости и уменьшают радиальную сегрегацию примеси на фронте кристаллизации.

Details

Category: Архив защит

Published: 31 December 2007

Hits: 11417

17 апреля

Баяндин Ю.В., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Исследование автомодельных закономерностей формирования пластических фронтов в металлах при интенсивных воздействиях

Объектом исследования являются ударно-волновые процессы в металлах. Целью работы явля-ется построение математической модели формирования плоского волнового фронта, проведе-ние численных и экспериментальных исследований для описания и объяснения эксперимен-тальных эффектов, связанных с автомодельными закономерностями формирования волновых фронтов. Экспериментальные исследования осуществляются с использованием генератора пло-ских ударных волн из ВВ, интерферометра VISAR, оптического интерферометра-профилометра New View 5000. В работе разработана математическая модель, на основе которой получены численные резуль-таты, подтвердившие автомодельные закономерности формирования волновых фронтов. Пред-ложенная модель позволила описать степенную зависимость четвертого порядка между скоро-стью деформирования и амплитудой напряжений, выделение "квазиупругого" предвестника при догрузке и его автомодельные закономерности формирования. Предложена методика опре-деления материальных констант модели по одноосному сжатию образцов. На основе структур-ного анализа сохраненных образцов спектральные методы позволили установить предельную коррелированность микроструктуры, которая выражается в установленных автомодельных за-кономерностях.Полученные результаты могут быть использованы для оценки надежности от-ветственных конструкций различного назначения.

17 апреля

Берестова С.А., доктор физико-математических наук, 01.02.04

Деформационная анизотропия объемно-изотропных структурно неоднородных сред

Цель работы заключается в исследовании закономерностей формирования анизотропии упру-гих и предельных свойств широкого класса объемно-изотропных структурно неоднородных сред сред с использованием разработанной спектральной математической модели. В работе впервые найдено точное решение задачи об определении эффективных упругих харак-теристик поликристалла с однородным объемным модулем в случае двухкомпонентной тексту-ры, допускающей инвариантное преобразование симметрии при повороте системы на угол /4 в рамках двухуровневой трехмерной модели. Разработана аналитическая схема расчета эффек-тивных упругих свойств текстурированных поликристаллических материалов. Для объемно-изотропных материалов разработана структурно-феноменологическая теория пластического течения. С использованием физических уравнений пластического течения дан способ вычисле-ния коэффициента нормальной пластической анизотропии. Проведено трехмерное аналитиче-ское моделирование упруго-пластической деформации в макроизотропных поликристаллах с ОЦК и ГЦК-решеткой. Предложены методы вычисления параметров армирования композици-онных материалов и дан метод расчета упругих и предельных характеристик объемно-изотропных композитов. Практическая ценность работы состоит в создании теоретических основ создания регламенти-рованной текстуры в металлах и сплавах, обеспечивающей необходимый уровень служебных характеристик полуфабрикатов и изделий. Результаты могут быть использованы при оценке коэффициента нормальной пластической анизотропии. Предлагаемые алгоритмы оценки анизо-тропии эффективных свойств могут быть использованы при инженерных расчетах с примене-нием современных математических пакетов, содержащих матричные операции без создания дополнительных программных надстроек для численной реализации тензорных преобразова-ний.

17 мая

Попова Е.Н., кандидата физико-математических наук, 01.02.05

Крупномасштабные колебания в турбулентных конвективных системах

Объектом исследования являются крупномасштабные колебания возникающие в конвективных системах на фоне развитой турбулентности. Цель работы экспериментальное исследование ме-ханизмов генерации крупномасштабных колебаний в конвективных потоках на фоне развитой турбулентности, разработка методов анализа долговременных колебаний в природных и лабо-раторных системах, приложение этих методов к экспериментальным данным и к данным чис-ленного моделирования. Экспериментальные исследования осуществлялись с использованием измерительной системы на базе персонального компьютера, со встроенной АЦП ЛА-И24, тене-вого прибора ИАБ-451, видеокамеры. Разработан новый метод анализа временных рядов, для исследования структуры квазипериоди-ческих негармонических сигналов. С его помощью исследованы результаты численного реше-ния, модели звездного динамо Паркера, и данные наблюдения хромосферной активности звезд. Создана экспериментальная установка и выполнены исследования процессов формирования крупномасштабных течений на фоне развитой турбулентной конвекции в системе с плавающим в ней теплоизолятором. Объяснен механизм возникновения крупномасштабных колебаний в турбулентном слое жидкости с подвижным изолятором теплового потока. Построена карта ре-жимов. Разработанные алгоритмы вейвлет-анализа квазипериодических колебаний применимы к ши-рокому кругу задач по исследованию экспериментальных данных с высоким уровнем шумов. Результаты исследования механизмов возникновения колебаний в турбулентных конвективных потоках могут быть использованы при изучении природных и технологических систем.

17 мая

Столбов О.В., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Моделирование магнитодеформационного эффекта в ферроэластах

Предметом исследования является магнитомеханика новых материалов, которые получили на-звание мягких ферроэластов или феррогелей. Этими понятиями обозначают композиционные системы, состоящие из низкомодульной (модуль упругости 104 Па) полимерной матрицы, в ко-торую внедрен высокодисперсный (микро- или наночастицы) феррит или ферромагнетик. Та-ким образом, речь идет о магниточувствительном смарт-материале, способном к большим управляемым деформациям. Мягкие ферроэласты рассматриваются как технологические материалы с широкой перспекти-вой приложения в приборостроении (датчики, адаптивные демпферы, микроманипуляторы, бесконтактные виброузлы), робототехнике (искусственные мускулы) и медицинской технике. Реализация любого из этих замыслов требует достоверных знаний о механическом поведении этих сред в присутствии магнитного поля. По этой причине научное исследование магнитоме-ханики ферроэластов является весьма актуальной задачей. Целью работы является построение физически и геометрически нелинейной модели магнито-упругого поведения ферроэласта, описывающей объемный и поверхностный магнитодеформа-ционные эффекты при больших упругих деформациях в однородном внешнем магнитном поле. Научная новизна работы заключается в разработке математических моделей деформирования магнитных эластомеров во внешнем магнитном поле, позволяющих аналитически и численно исследовать их механическое поведение при больших деформациях. Практическая значимость состоит в разработанных моделях, методах и алгоритмах, отражен-ных в созданных компьютерных программах, которые могут использоваться для исследования реакции магнитного эластомера на действие внешнего магнитного поля. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы в научно-исследовательских ин-ститутах, занимающихся фундаментальным изучением и прикладным использованием низко-модульных магнитных эластомеров и феррогелей.

20 сентября

Халилов Р.И., кандидат технических наук, 01.02.05

МГД-процессы, обусловоенные переменным магнитным полем в каналах технологических устройств

Цель работы - исследование МГД-процессов, происходящих в плоском слое проводящей жид-кости под воздействием внешнего магнитного поля, пронизывающего слой в поперечном на-правлении; использование исследуемых процессов и закономерностей для расчета и создания новых МГД-устройств для управления потоками жидкого металла; исследование поведения переменного магнитного поля токового кольца вблизи конечного цилиндрического проводяще-го тела. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать объемные электромагнитные силы в плоском проводящем слое, помещенном в поперечное магнитное поле. На основе исследований двухвихревого МВТ-течения с закрытой верхней поверхностью создан новый МГД-насос, названный "Магнитовихревой насос" Исследовано поведение переменного магнитного поля токового кольца вблизи цилиндрического проводящего тела. На основе этих исследований создана система измерения уровня жидкого магния в реторте восстановления титана.

20 ентября

Николаева Е.А., кандидат физико-математических наук, 01.02.04

Экспериментальное исследование энергетического баланса динамически нагруженной меди

Цель работы состоит в исследовании механизма накопления энергии в структуре поликристал-лической меди, подвергнутой высокоскоростному деформированию и найти термодинамиче-ские закономерности процессов деформирования и последующей релаксации медных образцов Разработана установка - разрезной стержень Гопкинсона-Кольского, обеспечивающий одно-кратное нагружение образцов; стабильные измерения напряжений и деформаций с помощью электромагнитного датчика массовой скорости и оптического датчика перемещений; возмож-ность измерения тепловой доли энергии, затраченной на деформирование, с помощью адиаба-тического калориметра. Получены результаты исследования процесса запасения энергии медными образцами при по-следовательном нагружении образцов и при одноразовом нагружении образцов с возрастающей величиной остаточной деформации. Обнаружено, что от 40 до 80% энергии, затраченной на деформирование образцов, запасается в структуре материала. Исследован механизм накопления энергии в структуре материала образца в результате динами-ческого сжатия, который показал, что исследуемый поликристаллический материал нельзя рас-сматривать как однофазную систему, что имеет решающее значение в написании определяю-щих уравнений пластичности с учётом термодинамических закономерностей процесса высоко-скоростного деформирования.

18 октября

Князев Д.В., кандидат физико-математических наук, 01.02.05

Вращательно-симметричные течения вязкой жидкости с пространственным ускорением

Актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью построения новых моделей вих-ревых образований с целью описания их структуры, эволюции и взаимодействия между собой как основных факторов, определяющих механизмы передачи массы, импульса и энергии в по-токе несжимаемой жидкости. В качестве основного инструмента теоретических исследований выбран класс точных решений уравнений гидродинамики с линейной зависимостью азимуталь-ной и осевой компонент скорости от осевой координаты, позволяющий редуцировать систему уравнений Навье-Стокса к обыкновенным дифференциальным уравнениям. В рамках выбранного подхода решен ряд задач о движении идеальной и вязкой жидкости. тео-ретически описана стационарная структура локализованных колоннообразных вихрей и перио-дических вихревых цепочек тороидальных вихрей в идеальной несжимаемой жидкости. Решена модельная задача о стационарном истечении вязкой жидкости из цилиндрического сосуда. об-наружена точка ветвления решений, описывающих незакрученный и вращательон-симметричный режимы истечения (бифуркация вращения). Найдено новое точное решение за-дачи о стационарном течении вязкой несжимаемой жидкости между вращающимися коакси-альными цилиндрами в присутствии заданного неоднородного продольного градиента давле-ния. Показана неустойчивость двухячеистого режима стационарного течения вязкой жидкости в цилиндрическом сосуде относительно возмущений специального вида. Основные результаты исследования являются новыми и получены соискателем лично. Прове-денные теоретические исследования могут быть использованы при анализе результатов натур-ных и лабораторных наблюдений закрученных потоков жидкости, а также в образовательной практике при чтении специальных курсов по гидродинамике.

18 октября

Хрипченко С.Ю., доктор технических наук, 01.02.05

Электровихревые и магнитовихревые течения в плоских каналах технологических устройств

Целью работы являлось экспериментальное и теоретическое исследование МГД-процессов в плоских каналах различных технологических устройств. Описание электромагнитных сил в жидком металле, обусловленных протеканием по нему сильного электрического тока или дей-ствием переменного магнитного поля. Использование найденных закономерностей для созда-ния новых конструкций МГД-устройств для металлургических технологий. Впервые определены границы безындукционного приближения и условия возникновения элек-тровихревых течений в плоских МГД-каналах. Разработана простая схема расчета электромаг-нитных сил и полуэмпирическая модель для описания турбулентного течения жидкого металла в плоских МГД-каналах. Теоретически и экспериментально исследованы механизмы создания насосного эффекта, обусловленные протеканием по МГД-каналу постоянного или переменного электрического тока. Разработан, экспериментально исследован и испытан в заводских услови-ях новый класс электровихревых МГД-насосов и перемешивателей. Рассмотрены механизмы генерации вихревых течений и нестабильности границы раздела металл-электролит в ваннах мощных электролизеров для производства алюминия. Практическая ценность работы состоит в создании основ для разработки МГД-устройств новых конструкций для металлургических технологий. Разработанные автором конструкции электро-вихревых насосов прошли комплексные заводские испытания и предназначены для работы в литейных цехах. При помощи разработанных математических моделей можно рассчитывать технические характеристики разрабатываемых МГД-устройств с плоскими каналами. В резуль-тате исследований МГД-процессов в ваннах мощных электролизеров для производства алюми-ния были даны практические рекомендации по увеличению эффективности работы электроли-зеров. Разработанные МГД-насосы и перемешиватели в настоящее время используются во Все-союзном алюминиево-магниевом институте, на Каменск-Уральском металлургическом заводе, в Исследовательском центре г. Россендорф (Германия), в Автомобильной фирме Сидаут г. Вало-долит (Испания). Имеется 11 авторских свидетельств и патентов СССР и РФ.

Details

Category: Архив защит

Published: 31 December 2006

Hits: 10948

23 марта

Щербинин А.Г., доктор физико-математических наук, 01.02.05

Процессы движения и теплообмена нелинейных полимерных сред в условиях фазового перехода в каналах экструзионного оборудования

Объектом исследования являются процессы переработки полимерных материалов в ус-ловиях фазового перехода на экструзионном оборудовании. Цель работы: разработка ма-тематической модели процессов экструзии нелинейных полимерных сред в условиях фа-зового перехода. Процессы исследуются теоретически с помощью математического мо-делирования и численных расчетов, а также экспериментально с помощью микрокало-риметра и измерителя индекса текучести расплава. Разработанная математическая мо-дель процессов движения, теплообмена и плавления полимерных материалов в каналах экструзионного оборудования и численные исследования на ее основе вносят вклад в развитие механики нелинейных полимерных сред, расширяет представления о проте-кающих процессах и позволяют повысить эффективность проведения работ при созда-нии нового и модернизации существующего экструзионного оборудования, адаптировать его к широкой номенклатуре полимерных материалов, сведя к минимуму дорогостоящие натурные испытания. Полученные результаты могут использоваться на предприятиях, связанных с переработкой полимерных материалов на экструзионном оборудовании, а также в научно-исследовательских и проектно-конструкторских организациях при раз-работке экструзионного оборудования.

18 мая

Басин М.Е., кандидата физико-математических наук, 01.02.04

Математическое моделирование процесса течения смазочного слоя и деформирования многослойного изделия

Объектом исследования являются процессы, происходящие при деформировании много-слойных изделий в режиме гидродинамического трения. Целью работы является созда-ние математической модели совместного течения смазочного слоя и деформирования многослойного изделия для изучения процессов, происходящих в смазке и деформируе-мом изделии. Процессы исследуются теоретически с помощью математического модели-рования и численных методов. Получены разрешающие соотношения и методика чис-ленного решения для совместной краевой задачи течения вязкого смазочного слоя и уп-ругопластического деформирования многослойного изделия. Разработан пакет приклад-ных программ, реализующий методику решения совместной задачи о течении смазочно-го слоя и деформировании многослойного изделия. Проведены вычислительные экспе-рименты по определению полей температуры, скоростей, напряжений и деформаций в биметаллческих изделиях и вязком смазочном слое для технологических задач. Полу-ченные результаты могут использоваться на предприятиях цветной металлургии, а также в практике научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций.

Details

Category: Архив защит

Published: 31 December 2005

Hits: 12480

20 января

Лебедев Александр Владимирович, 01.02.05 доктор физико-математических наук.

Динамика магнитной жидкости в переменных полях.

Объектом исследования являются гидродинамические течения, возникающие в магнитных жидкостях под действием переменных магнитных полей. Цель работы установление природы объемных и поверхностных пондеромоторных сил, вызывающих вихревые течения магнитной жидкости; проверка существующих моделей и апробация найденного подхода на ряде новых задач, включая исследования по динамике капли магнитной жидкости, взвешенной в вязкой немагнитной среде. Опыты проведены в линейно поляризованных и ращающихся магнитных полях напряженностью до 5 кА/м и частотой до 3 кГц. Впервые синтезированы магнитные жидкости с рекордным значением восприимчивости и исследованы их магнитные и реологические свойства. Обнаружено отвердевание феррожидкости при температурах, больших температуры замерзания жидкости-носителя. Показано, что причиной возникновения объемных пондеромоторных сил является пространственная неоднородность магнитной восприимчивости и экспериментально доказано существование касательных магнитных напряжений на поверхности жидкости, связанных с неравновесным характером намагниченности. Получено количественное согласие измернных напряжений с напряжениями, рассчитанными из уравнений Шлиомиса. Впервые наблюдался распад капли, вращающейся в низкочастотном поле и бифуркация формы капли в высокочастотном вращающемся поле. Предложен метод определения межфазного поверхностного натяжения путем измерения собственной частоты колебаний капли.
Результаты работы могут найти применение при синтезе новых типов магнитных жидкостей и при разработке устройств, использующих магнитные жидкости в качестве рабочего тела.

19 мая 2005 г.

Колесниченко И.В., диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.02.05-механика жидкости, газа и плазмы.

МГД-процессы в плоских слоях проводящей жидкости с электрическим током

Объектом исследования являются процессы, происходящие в плоском слое проводящей жидкости с электрическим током, находящимся в зазоре между ферромагнитными массивами. Целью работы является исследование устойчивости электровихревых течений и равновесных состояний, генерации транзитного течения через слой с помощью электровихревого течения и их взаимодействия, поведения слабопроводящих включений. Процессы исследуются теоретически с помощью математического моделирования и численных расчетов, а также экспериментально с помощью Ультразвукового доплеровского анемометра и гидравлических контуров для галлия и олова. Впервые обнаружена пороговая неустойчивость электровихревых течений и равновесных состояний и найдены нейтральные кривые. Исследованы процессы генерации транзитных течений и влияние различных факторов в электровихревых МГД-насосах для жидких металлов новых конструкций. Впервые обнаружен режим увеличения гидравлического сопротивления при взаимодействии транзитного и электровихревых течений. Исследован процесс очистки жидкого металла от слабопроводящих включений в МГД-сепараторе новой конструкции.
Полученные результаты могут использоваться на предприятиях цветной металлургии, а также в практике научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций при разработке МГД-устройств.

19 мая 2005 г.

Сухановский А.Н., диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.02.05-механика жидкости, газа и плазмы.

Экспериментальные исследования спиральных течений жидкости в замкнутых объёмах

Объектом исследования являются винтовое течение жидкости в тороидальном канале и крупномасштабный спиральный вихрь от локализованного источника тепла во вращающемся слое жидкости. Целью работы является исследование характеристик винтового потока на водной модели и исследование формирования спирального вихря от локализованного источника тепла. Исследование проводилось экспериментальными методами, включая современный трассерный метод измерения скорости PIV (Particle Image Velocinetry). В ходе исследования показана возможность создания спирального течения в тороидальном канале и найдены оптимальные режимы, при которых возможно достижение максимальных значений магнитного числа Рейнольдса. Показано, что формирование циклонического вихря происходит за счет действия силы Кориолиса на конвергентный поток без кризисного изменения структуры течения, исследовано влияние различных возмущений на формирование вихря.
Полученные результаты могут использоваться в научно-исследовательских институтах, занимающихся проблемами генерации магнитных полей и формирования крупномасштабных геофизических вихрей.

Черепанов А.В., диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.02.04-механика деформируемого твердого тела.

Моделирование массообменных процессов в неоднородных полях напряжений в эластомерных материалах

Объектом исследования являются процессы, происходящие в смеси эластомер-растворенный газ. Целью работы является исследование процессов происходящих в окрестности микродефектов (пора, вакуоль) в насыщенном газом эластомерном материале. Процессы исследуются теоретически с помощью математического моделирования и численных расчетов. Обнаружено, что сброс внешнего давления может приводить к значительному увеличению размеров поры в материале. Это происходит в два этапа мгновенное увеличение радиуса поры в результате изменения напряженно-деформированного состояния и дальнейший рост радиуса в результате диффузии растворенного газа из полимера. Ключевую роль на втором этапе играет явление потери совместимости полимера с растворенным газом. При циклическом нагружении эластомеров содержащих поры или отслоенные включения происходит выделение тепла за счет процессов массообмена растворенных в эластомере газов. Существуют режимы при которых разогрев материала максимален.
Полученные результаты могут использоваться на предприятиях шинной промышленности, а также в практике научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций при разработке полимерных материалов.

Details

Category: Архив защит

Published: 31 December 2004

Hits: 11938

19 февраля

Коновалов Владимир Владиславович, 01.02.05 кандидат физико-математических наук.

Влияние вибраций на поведение пузырей и капель.

Объектом исследования являются многофазные системы, содержащие пузыри или капли. Целью работы является исследование влияния вибраций на их поведение. В работе использованы аналитические методы исследования. Новыми теоретическими и практическими результатами являются: спектр собственных частот слабо - неконцентрической "составной капли", а также сферической капли с адсорбированным и сильно концентрированным в поверхностном слое ПАВ; нелинейный резонанс вынужденных колебаний сферической капли, взвешенной в колеблющейся жидкости другой плотности; параметрический антирезонанс вынужденных колебаний такой системы на сумме соседних собственных частот, а также параметрический резонанс на разности соседних собственных частот, обусловленные влиянием малой вязкости; влияние нормальных вибраций плоского горизонтального нагревателя на переход от пленочного к пузырьковому режиму кипения.
Результаты диссертационной работы могут быть использованы при разработке технологических режимов для управления многофазных систем и для развития методов бесконтактного определения материальных параметров сред.

19 февраля

Евлампиева Наталья Викторовна, 01.02.04 кандидат физико - математических наук.

Упругое и упруго пластическое деформирование дисперсных композитов с разреженной случайной структурой.

Объектом исследования являются упругие и упругопластические матричные композиты. Цель работы состояла в исследовании случайных полей структурных напряжений и деформаций двухфазного композиционного материала с учетом свойств и геометрии компонентов структуры, а также разработки многоточечного приближенного метода решения нелинейной краевой задачи механики композитов со случайной структурой. В работе использовано сочетание структурного и феноменологического подходов. Новыми теоретическими и практическими результатами являются: методика компьютерного синтеза разреженной структуры с разориентированными эллипсоидальными включениями, построение и исследование моментных функций второго и третьего порядков структурного модуля упругости. Методика решения стохастической краевой задачи для упругих и упругопластических композитов, методика вычисления средних значений и условных и безусловных бинарных корреляционных моментов полей деформирования.

22 апреля

Скуридин Роберт Владиславович , 01.02.05 кандидат физико-математических наук.

Влияние вибрационно-акустических воздействий на конвективные течения.

Целью работы является исследование: явлений устойчивости адвективного течения в горизонтальном канале прямоугольного сечения; влияния акустической волны на структуру и устойчивость адвективного течения в нем; течений и тепломассообмена при выращивании кристаллов методом плавающей зоны при высокочастотных вибрациях растущего кристалла и др. Новыми теоретическими и практическими результатами являются: изучена устойчивость адвективного течения в горизонтальном канале прямоугольного сечения; установлена зависимость характера влияния акустической волны на устойчивость адвективного течения от значения чисел Прандтля и Рейнольдса; исследовано влияние высокочастотных вибраций растущего кристалла на течение и тепломассообмен при выращивании кристаллов; показано, что в случае больших чисел Марангони интервал устойчивости осесимметричного течения оказывается ограниченным по числу Рейнольдса как сверху, так и снизу.
Результаты диссертационной работы могут быть использованы для оптимизации технологии получения кристаллов полупроводников методами направленной кристаллизации и методом жидкой зоны.

17 июня

Лохов Валерий Александрович, 01.02.04 кандидат физико-математических наук.

Решение задач теории упругости с собственными деформациями методом декомпозиции.

Объектом исследования является существующие в теле собственные деформации. Под собственными деформациями понимаются неупругие деформации любой природы: температурные, пьезоэлектрические, пластические, фазовые, ростовые и т.д. Целью работы является построение теории моделирования и управления системами с собственными деформациями. Построение модели ведется посредством аппарата функционального анализа. В работе впервые доказана теорема о декомпозиции собственной деформации на импотентную и нильпотентную части. Импотентная часть не вызывает напряжений в системе, а нильпотентная часть - полной деформации в системе. Сформулированы необходимые и достаточные условия для нильпотентной собственной деформации для произвольного тела с опорами. В работе разработаны алгоритмы независимого решения задач управления напряжениями и деформациями. Представлен алгоритм решения задачи управления ненулевыми перемещениями, позволяющий сохранить напряженное состояние системы. Разработана методика построения базиса для импотентных и нильпотентных собственных деформаций.
Полученные результаты могут использоваться в практике научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций при анализе напряженно-деформированного состояния разрабатываемых конструкций.

21 октября

Денисюк Евгений Яковлевич, 01.02.04 доктор физико-математических наук.

Механодиффузные явления в полимерных сетках

Работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию связанных процессов деформирования материала и диффузии низкомолекулярных растворителей (механодиффузионных процессов) в высокоэластичных полимерных сетках - химически сшитых эластомерах и полимерных гелях. Цель работы состоит в построении нелинейной теории механодиффузии в упруго - деформируемых средах и ее применении для изучения фундаментальных закономерностей протекания равновесных и неравновесных процессов деформирования, набухания и диффузии в полимерных сетках. Построение теории ведется на основе базовых принципов механики и термодинамики сплошных сред. В работе впервые предложена эффективная в приложениях нелинейная теория механодиффузии, которая позволила описать и объяснить известные явления, не получившие объяснения в рамках существующих теорий, предсказать и экспериментально обнаружить новые эффекты, предложить новые экспериментальные методы исследования физико - механических свойств полимерных сетчатых материалов.
Полученные результаты могут быть использованы для оценки работоспособности изделий на основе эластомеров, предназначенных для работы в физически агрессивных средах, а также при создании и совершенствовании технологий, основанных на применении массообменных процессов в полимерных гелях.

18 ноября

Адамов Анатолий Арсангалеевич, 01.02.04 доктор физико-математических наук.

Исследование и моделирование нестационарного термомеханического поведения вязкоупругих резиноподобных материалов и элементов конструкций при конечных деформациях

Работа посвящена экспериментальному исследованию и математическому моделированию термомеханического поведения наполненных эластомеров и элементов конструкций из них. Цель работы состоит в комплексном решении проблем экспериментального исследования эластомеров, построения, идентификации и аттестации моделей их термовязкоупругого поведения, в разработке численных алгоритмов для анализа элементов конструкций при нестационарном термосиловом нагружении. Использованы экспериментальные методы исследования: разнообразные термомеханические испытания на серийных и нестандартных экспериментальных установках, оптическая микроскопия, рентгеновская томография, деформационная микрокалориметрия. Построенные новые модели термовязкоупругого поведения эластомеров для начального диапазона конечных деформаций, включая модель высоконаполненных эластомеров с учетом рассеянных структурных изменений, удовлетворяют основным принципам механики деформируемого твёрдого тела. Разработанные численные методики идентификации моделей и решения начально краевых задач используют современные вычислительные технологии.
Полученные результаты могут быть использованы при обработке опытных данных для вязкоупругих материалов, при идентификации предложенных в работе моделей для конкретных резиноподобных материалов в широком интервале температур и скоростей деформации, при оценке работоспособности изделий на основе эластомеров при нестационарных термосиловых условиях нагружения.

24 декабря

Корепанов Валерий Валериевич, 01.02.04 кандидат физико-математических наук.

Численный и экспериментальный анализ напряженно-деформированного состояния в задачах несимметричной теории упругости

Объектом исследования является рассматриваемая в работе среда Коссера, кинематика которой определяется независимыми переменными - вектором перемещений и вектором поворота, а напряженно-деформированное состояние определяется несимметричными тензорами напряжений и моментных напряжений. Цель работы - проведение численных и экспериментальных исследований для обнаружения "моментных" эффектов при деформировании упругих тел. Численные решения двумерных задач несимметричной теории упругости осуществляются методом конечных элементов. При экспериментальных исследованиях используются оптический микроскоп, цифровая фотокамера и микроскоп-интерферометр "New View 5000". Разработан конечно-элементный алгоритм и получены численные решения для двумерных краевых задач несимметричной теории упругости, оценена "информативность" решений двумерных краевых задач несимметричной теории упругости с точки зрения экспериментального определения материальных констант на основе аппарата метода анализа чувствительности. Предложены и отработаны схемы экспериментов по регистрации фактов "моментного" поведения упругих материалов, и получены предварительные экспериментальные результаты. Полученные результаты могут использоваться в практике научно-исследовательских организаций при анализе напряженно-деформированного состояния в задачах с высокой концентрацией напряжений при деформировании упругих тел.