Гидродинамика высокоскоростных и нестационарных процессов

Изготовлены два стенда для изучения механизма проникания в жидкость плоских и осесимметричных вертикальных свободных турбулентных струй жидкости. Проведена серия экспериментов, и установлен парадокс симметрии в гидродинамике струйных течений, связанный с эжектированием воздуха в жидкость вертикальной струей, проникающей через свободную поверхность. Выявлены механизм возникновения низкочастотных автоколебательных режимов течений, возникающих в жидкости, экспериментальные зависимости периода автоколебаний от определяющих параметров задачи. Выполнены численные расчеты, подтвердившие обнаруженный эффект, исследования автоколебательных режимов поведения вертикальных свободных струй круглого поперечного течения, проникающих в узкий слой покоящейся между двумя параллельными плоскостями жидкости, которые также демонстрируют парадокс симметрии. Изучена зависимость периода автоколебаний от скорости струй и геометрических параметров (диаметров струй, расстояния от сопла до свободной поверхности). Зависимость безразмерного периода автоколебаний от числа Фруда и относительного диаметра струи представлена в виде единой универсальной зависимости. Получено аналитическое решение плоской задачи о струйном нестационарном истечении идеальной несжимаемой невесомой жидкости через отверстие в стенке при наличии точечного источника переменной интенсивности на плоскости симметрии течения. Для решения задачи использован приближенный метод Гуревича - Хаскинда. Сформулирована и решена смешанная краевая задача для комплексного потенциала возмущенного течения. Для гармонического закона изменения расхода источника найдено распределение давления на твердых стенках, изучена эволюция формы свободных границ струи. Показано, что изменение расхода источника по гармоническому закону приводит к возникновению на свободных границах струи волны, которая при удалении от щели на участке практически нулевой кривизны стационарной свободной границы представляет собой бегущую волну, движущуюся со скоростью невозмущенного течения. Обнаружено, что рост частоты приводит к увеличению амплитуды коэффициента давления на стенках. Получены точные решения одномерных (с плоскими и цилиндрическими волнами) задач о закачке суспензии в пористый пласт при учете отставания взвешенных частиц от несущей жидкости в случае большого изменения пористости. Показано, что учет отставания частиц от жидкости может приводить к замедлению движения скачка концентрации, что согласуется с результатами ряда экспериментов. Найдены решения задачи о стационарном течении несжимаемой жидкости во вращающемся недеформируемом высокопористом теле в рамках модели Бринкмана с учетом сил инерции.