Numerical Simulation of the Interaction Between Slender Body Vortices and a Vertical Fin: 세장형 물체 주위의 와류와 수직핀의 상호 작용에 대한 연구 (original) (raw)
Redchyts Numerical simulation of the viscous incompressible flow around of the group of two bodies
System technologies
Analysis of recent research and publications. It is known that the presence near the body of another body or a solid wall in a flow can significantly change both the overall flow pattern and the aerodynamic characteristics of bodies in a group. Studies of the interaction of bodies in the flow are conducted for a long time. In [6], the results of a study of changes in the overall flow pattern and the form of interaction of vortices behind tandem-arranged circular cylinders are presented. Further, experimental studies of the flow around a group consisting of two cylinders were aimed at classifying flow patterns depending on the position of the group in the flow, the distance between the cylinders and the Reynolds number [1, 2, 9]. A rather complete identification and classification of the pattern of flow was performed in [6, 7]. Studies on the classification and analysis of flow patterns are still being conducted [1]. Studies on the classification of patterns of the flow around group ...
Про нелінійну модель руху сепарованих сумішей в циліндричних віброрешетах
2015
З використанням гідродинамічної теорії описано усталений вертикальний рух шару сепарованих сумішей по внутрішній поверхні циліндричного вібровідцентрованого решета, яке рівномірно обертається навколо вертикальної вісі. Прийнято степеневу залежність дотичного напруження в псевдорозрідженій суміші від похідної швидкості потоку за радіальною координатою, запозичену з теорії неньютонової в’язкої рідини. Висвітлено питання ідентифікації двох феноменологічних параметрів псевдорозрідженої суміші за даними вимірювань кінематичних характеристик потоку.
Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Фізико-математичні науки, 2015
Математичне та комп'ютерне моделювання 136 УДК 534.1 П. Я. Пукач, д-р техн. наук Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів АНАЛІТИЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ЗГИНАЛЬНИХ КОЛИВАНЬ ПРУЖНОГО ТІЛА, ВЗДОВЖ ЯКОГО РУХАЄТЬСЯ СУЦІЛЬНИЙ ПОТІК ОДНОРІДНОГО СЕРЕДОВИЩА Отримано та досліджено асимптотичними методами нелінійної механіки математичну модель системи одномірне пружне тіло -суцільний потік однорідного середовища, що враховує нелінійні пружні властивості тіла і його згинальні коливання, а також щільність і швидкість середовища. Для дослідження моделі використана хвильова теорія руху. Отримані закономірності зміни основних параметрів, що визначають динаміку пружного тіла -амплітуду і частоту нелінійних коливань. Ці закони визначаються геометричними характеристиками пружного тіла, фізичними і механічними властивостями матеріалу, швидкістю тіла, кутовою швидкістю обертання пружного тіла і зовнішніми факторами. Ключові слова: динамічна система, резонансні явища, математична модель, згинальні коливання.
Моделювання пружного удару тіла з особливою точкою на його поверхні
2019
We have considered the elastic straight impact along a flat border of the stationary half-space of the body bounded in a zone of contact interaction by the surface of rotation, whose order is smaller than two. The feature of the problem is that for the selected case an infinite curvature of the boundary surface at a point of initial contact, from which the process of dynamic compression of bodies in time starts. In addition to basic assumptions from the quasi-static theory of elastic impact between solid bodies, we have used a known solution to the static axisymmetric contact problem from the theory of elasticity. The process of an impact at a small initial velocity is divided into two stages: the dynamic compression and the dynamic decompression. For each of them, we have built an analytic solution to the nonlinear differential equation of relative convergence of the centers of bodies' masses in time. A solution to the non-linear problem with initial conditions for the differen...
Vìsnik Hmelʹnicʹkogo nacìonalʹnogo unìversitetu. Tehnìčnì nauki, 2024
Отримано математичну модель згинальних механічних коливань шнека із урахуванням кутової швидкості його обертання навколо нерухомої осі та відносного руху вздовж нього однорідного середовища. Розроблено методику дослідження вказаної моделі, зокрема, у випадку короткого електромеханічного шнека. Отримано рівняння у стандартному вигляді, які визначають основні параметри динаміки нелінійних коливань. Проаналізовано вплив кінетичних та фізико-механічних параметрів на характеристики динамічних процесів у одновимірній математичній моделі нелінійних коливань рухомого електромеханічного шнекового обладнання. Виведено зручні з точки зору інженерної практики розрахункові формули, що описують закономірності зміни амплітудно-частотних характеристик шнека як для нерезонансного, так і для резонансного випадку. Важливе питання дослідження впливу швидкості руху елементів механізмів на коливання одновимірних нелінійно-пружних систем досі детально не розглядалося в науковій літературі. Основною причиною цього в аналітичному дослідженні динамічних процесів були недоліки математичного апарату для розв'язування відповідних нелінійних диференціальних рівнянь, що описують закони руху цих систем. У роботі використано методи нелінійної механіки для часткового вирішення вказаної проблеми. Чисельні симуляції проведено для параметрів, близьких до тих, які використовуються в різноманітних промислових технологічних системах. Отримано умови резонансних та нерезонансних режимів роботи вказаної технологічної системи. Встановлено, що при поздовжніх коливаннях зі збільшенням поздовжньої швидкості середовища амплітуда коливань також збільшується. Встановлено також, що зі зростанням амплітуди частота поздовжніх коливань різко зменшується, а якщо система рухається з більшою швидкістю, то суттєво зменшується частота коливань. Дослідження з використанням методів нелінійної механіки дозволяють прогнозувати резонансні явища та отримувати інженерні рішення для підвищення ефективності технологічного обладнання. Ключові слова: нелінійні коливання, математична модель, резонанс, амплітуда, частота, шнек.
Numerical and physical simulation of vortex generation in spherical cavity
This report presents the results of numerical and experimental researches on the study of generation of pressure and velocity fluctuations, which are determined by the interaction of the hydrodynamic and hydroacoustic phenomena inside a three- dimensional spherical cavity. Symmetric and asymmetric large-scale vortices are revealed inside a cavity in dependence on the flow mode and a location and periodicity of their break-up. Frequencies of rotation and ejection of coherent vortical structures as well as frequencies of self-sustained oscillations of shear layer and low-frequency resonance and transversal oscillations of vortex flow are revealed inside a cavity.
Prikladnì pitannâ matematičnogo modelûvannâ, 2021
Створено методику визначення частот та форм власних коливань елементів конструкцій при двобічному контакті з рідиною. Вважається, що рідина є ідеальною і нестисливою, а її рух, індукований коливаннями конструктивного елементу є безвихровим. За цих умов існує потенціал швидкостей, який всюди в області, що зайнята рідиною, задовольняє рівнянню Лапласа. На поверхнях конструктивного елементу задається умова непротікання. Ця умова полягає в рівності нормальних компонент швидкостей рідини та конструкції. Для знаходження переміщень конструкції використовуються рівняння руху під дією навантаження, що обумовлене тиском рідини. Тиск рідини, в свою чергу, визначається з рівняння Лапласа, граничні умови для якого містять невідому швидкість конструкції. Тобто, отримано зв'язану задачу щодо визначення гідропружних коливань. Для розв'язання сформульованої задачі використано метод заданих форм. Спочатку визначаються частоти і форми коливань пружного елементу без урахування сили тиску з боку рідини. За отриманими формами будується подання переміщень конструкції, що взаємодіє з рідиною, у вигляді відповідного ряду. Далі розв'язується крайова задача Неймана для рівняння Лапласа, при цьому граничні умови містять відомі функції, а саме, форми коливань пружного елементу, що були отримані на першому етапі. Розв'язання цієї задачі виконано із застосуванням теорії потенціалу. Невідому функцію зображено у вигляді потенціалу подвійного шару. Граничні умови при цьому призводять до гіперсингулярного інтегрального рівняння відносно невідомої густини, яка й відображає тиск рідини. Надалі це двовимірне гіперснргулярне рівняння зводиться до одновимірного. Розроблено ефективний метод числового розв'язання цього рівняння. Здійснено порівняння отриманих числових результатів з відомими аналітичними розв'язками. Отримано добре узгодження результатів, що свідчить про вірогідність запропонованого методу. Після цього розроблений алгоритм побудови матриці приєднаних мас, що дало змогу знайти частоти власних коливань круглої пружної пластинки з урахуванням приєднаних мас рідини. Ключові слова: тонка пластина, ідеальна нестислива рідина, коливання, гіперсингулярне інтегральне рівняння, метод граничних елементів.
The Modified Method of Contour Dynamics and Modeling of Vortical Structures
Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2019
Тбилисский государственный университет им. И. Джавахишвили, г. Тбилиси, 0179, Грузия Аннотация В работе рассматривается один из наиболее эффективных методов моделирования вихревых структур, описываемых двумерным уравнением переноса завихренности и уравнением Пуассона для функции тока,-метод контурной динамики, базирующийся на представлении вихревого потока в виде вихревых областей конечной площади. Предлагается модификация метода контурной динамики, минимизирующая погрешности, возникающие при прямом его применении к исследованию вихревых структур. Приводятся примеры результатов численных экспериментов по исследованию динамики взаимодействия вихревых структур для различных конфигураций их взаимного расположения, знаков завихренности и расстояний между границами вихревых областей конечной площади. Ключевые слова: вихри, вихревые области конечной площади, моделирование, гидродинамика, модифицированный метод контурной динамики, режимы взаимодействия, явление квазивозврата, фазовое перемешивание
Numerical simulation of dynamics of vertical-axis wind turbines
Keldysh Institute Preprints, 2019
Представлена вычислительная технология, предназначенная для выполнения параметрических исследований различных конфигураций вертикально-осевых ветроэнергетических установок на основе аэродинамических расчетов. Проведен анализ трехмерных аэродинамических течений, связанных с функционированием модельной ветротурбины. Численное моделирование турбины с тремя витыми лопастями выполнено при задании скорости ветра и угловой скорости вращения турбины в заданном диапазоне значений, а также при изменении геометрических размеров (ширины, длины и угла наклона лопасти), определяющих конструкцию турбины. Изучены квазистационарные периодические режимы установки, найдены условия оптимального вращения, получены оценки амплитуды пульсаций момента вращения ветротурбины в зависимости от задаваемых параметров. Ключевые слова: вычислительная аэродинамика, ветровая турбина с вертикальной осью вращения, момент вращения
Study of the Hydrodynamics of the Liquid Film Flow on a Vertical Surface with Longitudinal Finning
POWER ENGINEERING: economics, technique, ecology, 2020
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» ДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРОДИНАМІКИ ПРИ ТЕЧІЇ ПЛІВКИ РІДИНИ ВЕРТИКАЛЬНОЮ ПОВЕРХНЕЮ З ПОВЗДОВЖНІМ ОРЕБРЕННЯМ Розглянуто особливості розподілу плівки рідини при її течії по вертикальній поверхні з поздовжніми ребрами. На основі аналізу сил, які діють у плівці рідини при відсутності міжфазного тертя між рідиною та газовим середовищем, отримані залежності, які описують форму поверхні рідини у міжреберному проміжку. Показано, що коли густина зрошення більша за мінімальну, при якій оребрена поверхня буде гарантовано повністю змоченою (мінімальна товщина плівки на середині міжреберного проміжку >0), поверхня плівки рідини приймає форму з рівною кривизною. В залежності від конкретних поперечних геометричних розмірів труби, ребра і міжреберного проміжку поверхня рідини може мати як ввігнуту, так і випуклу форму. Отримані результати дають можливість визначити граничні умови на міжфазній поверхні (рідинагаз), які необхідні для аналітичних та експериментальних досліджень гідродинаміки і тепломасообміну при течії рідини по вертикальній оребреній поверхні. Ключові слова: плівка рідини, поздовжнє оребрення, мінімальна густина зрошення, краєвий кут змочування, інтенсифікація процесів тепломасообміну.
Вейвлет-анализ в нейродинамике
Uspekhi Fizicheskih Nauk, 2012
20 Это соотношение соответствует непрерывному вейвлетному преобразованию, так, как оно обычно вводится в литературе . Единственное, что еще следует отметить, это обозначения. Для вейвлетного преобразования традиционно принято обозначать временной масштаб через s (то есть T ≡ s), а само преобразование через
Numerical Simulation of Nonlinear Oscillations of a Viscoelastic Pipeline with Fluid
Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika, 2016
Приведена математическая модель задачи о нелинейных колебаниях вязкоупругого трубопровода с протекающей через неё жидкостью. С помощью метода Бубнова -Галеркина математическая модель задачи сводится к решению системы обыкновенных интегродифференциальных уравнений, решаемая численным методом исключения слабосингулярных особенностей в интегральных и интегродифференциальных уравнениях. Установлено, что для выявления влияния вязкоупругих свойств материала конструкций на колебания трубопровода, необходимо использовать слабосингулярные ядра наследственности типа Абеля.
Non-stationary axisymmetric vibration of finite-length electroelastic cylindrical shell
Visnyk of Zaporizhzhya National University. Physical and Mathematical Sciences, 2019
Ключові слова: циліндрична електропружна оболонка, нестаціонарні коливання, інтегральне перетворення Лапласа. Представлено чисельно-аналітичне розв'язання задачі про нестаціонарні коливання біморфної (метал-п'єзокераміка) циліндричної оболонки з шарнірно закріпленими торцями. Розглянуті режими прямого і зворотного п'єзоелектричного ефекту. Динамічні процеси моделюються в рамках лінійної теорії тонких електропружних оболонок, заснованої на узагальнених гіпотезах Кірхгофа-Лява. Представлені числові результати для випадку східчастого електромеханічного навантаження оболонки та дано їх аналіз.
Simulation of Temperature Effects in Massive Bodies Using the Modified Method of Lines
Urban development and spatial planning
This article presents the main ideas and possibilities of the modified straight line method for modeling temperature effects in massive bodies. The calculation model of a rectangular beam with a defined thermal state is adopted. The procedure for reducing the dimensionality of the original equations using the modified method of straight lines and the Bubnov-Galyorkin-Petrov method for boundary conditions is applied. The reduced equation of thermal conductivity and the reduced equation of heat balance are given. Conclusions are made regarding the addition of reduced second-order equations with components from the boundary conditions on the lateral surfaces, and finally reduced second-order equations in spatial variables are given. We are considering a beam of rectangular cross-section, the three dimensions of which are of the same order. The thermal state of such an object is three-dimensional and is therefore described systematically using three-dimensional heat conduction equations...
Полимеризация фибрина как волна фазового перехода. Математическая модель
Журнал вычислительной математики и математической физики, 2016
Описывается математическая модель полимеризации фибрина. Задача о распространении волны фазового перехода сводится к решению нелинейной задачи типа Стефана. Описана одномерная разностная схема с явным выделением разрыва. Приведены результаты одномерных расчетов.