Численные, аналитические и экспериментальные методы в многофазных, термовязких и микродисперсных системах газогидродинамики

В качестве объектов исследования были рассмотрены: подмодели цепочки вложенных подалгебр размерностей от 1 до 4, описывающие конические движения газа; термовязкие жидкости с различными зависимостями вязкости от температуры; капельные и пузырьковые кластеры при акустических воздействиях; потоки газовых смесей в вихревых трубах; магматические расплавы при интенсивном теплообмене с вмещающими горными породами; вскипающие флюиды в процессе истечения и слабые ударные волны в слое водной пены; взаимодействие волны давления с пузырьковым кластером кольцевой формы, расположенном в канале, заполненном жидкостью; дисперсные и микродисперсные системы; миграционное движение моноцитов; двухуровневые миграционные ячейки; ударные волны в насыпных средах. Цель исследований: построение новых дифференциально инвариантных подмоделей для четырехмерный подалгебры из пространственных переносов и Галилеева переноса; исследование инвариантных решений ранга 0 для уравнений одноатомной газовой динамики; установление критических значений коэффициента теплоотдачи при течении аномально термовязких жидкостей; влияние неоднородности вязкости и геометрического параметра на критическое число Рейнольдса; эффект многократного рассеяния при различных геометрических и физических параметрах дисперсных частиц; применение ортогонального центрального композиционного планирования для трехфакторного вычислительного эксперимента; исследование температурных пульсаций в вихревой трубе; изучение распределения частиц дисперсной фазы в закрученном потоке в зависимости от геометрических характеристик вихревой трубы; влияние геологических условий и интенсивности теплообмена на дифференциацию магматического расплава в системе трещин земной коры; изучение особенностей формирования сверхзвуковых пароводяных струй в зависимости от различных режимов истечения из тонкого сопла в окружающую среду; исследование динамики распространения слабых ударных волн в слое пены с учетом ее упруго-вязко-пластических свойств; исследование динамики волны давления в цилиндрическом канале с водой, содержащем кольцевую пузырьковую зону, с учетом геометрических размеров и физических параметров пузырьковой зоны; изучение активного перемещения моноцитов в разработанной и изготовленной двухуровневой миграционной ячейке; исследование влияния толщины слоя насыпной среды на изменение его структуры непосредственно после воздействия ударного импульса. При решении поставленных задач применялись методы группового анализа дифференциальных уравнений с использованием приведения в инволюцию; алгоритм расчёта рассеяния звука на системе сфер с помощью разложения по мультиполям; спектральные методы решения краевых задач с применением полиномов Чебышева; численные алгоритмы термогидродинамики, основанные на методе контрольного объёма; методы быстрого преобразования Фурье. Численная реализация алгоритмов проведена с помощью как оригинальных компьютерных программ, так и с использованием пакетов OpenFOAM и COMSOL. Экспериментальные исследования распространения волн в насыщенных пористых средах проводились на установке «Ударная труба ИМех», а микрореологические эксперименты – в ячейках Хеле-Шоу. Цели исследований заявленной НИР были достигнуты. Представленные результаты основаны на экспериментальных исследованиях, численном анализе и аналитических методах решения дифференциальных уравнений механики сплошных сред.