Развитие механики многофазных и аэрогидроупругих систем, оболочечных конструкций с приложениями в машиностроении и нефтедобыче

Объекты исследования: многофазные среды, газы, жидкости, упругие тела. Цель работы: изучение механических процессов в них. Предложена математическая модель динамики двухфракционной пузырьковой среды при быстром обмене импульсом и теплом между газовой и жидкой фазой. Исследована акустика вязкоупругой среды с покрытыми пузырьками газа по модели Зенера. Дан анализ влияния модуля сдвига, времени релаксации на затухание радиальных колебаний включения. Изучено отражение акустических волн от границы многофракционной полидисперсной парогазокапельной смеси при наличии межфазного массообмена. Изучено прохождение и отражение акустической волны от подвижной системы слоев пузырьковых жидкостей при произвольном угле падения волны. Исследованы особенности распространения акустических волн в равномерно движущихся монодисперсных газовзвесях. Изучены нелинейные колебания газа при продольном гармоническом движении цилиндрической закрытой трубы вблизи первого и второго резонанса. Численно исследовано влияние периодического распределения концентрации дисперсной компоненты на параметры физических полей газа при прохождении ударной волны по газовзвеси. Сопоставлена эффективность расчета задачи Сода о распаде разрыва методами Мак-Кормака и средствами программы OpenFOAM. Разработана экономичная программа расчета динамики газа внутри и вне открытого резонатора в осесимметричной постановке. Выявлены закономерности гидродинамического взаимодействия между пузырьками в жидкости в зависимости от импульсного воздействия. Установлены особенности совместной динамики пузырьков в одномерных, двумерных и трехмерных кластерах при импульсном воздействии. Изучена совместная динамика трех пузырьков, расположенных на одной прямой и возникающих в воде асинхронно в условиях, характерных для лазерного или искрового пробоя. Выявлены характерные свойства динамики двух, трех и четырех одинаковых сферических симметрично расположенных кавитационных (паровых) пузырьков в воде на режиме их сильного сжатия при относительно больших расстояниях между ними. Выполнено исследование разрушительного потенциала пузырька при его коллапсе вблизи твердой стенки с образованием на его поверхности направленной к стенке высокоскоростной кумулятивной струи. Найден оптимальный параметр, характеризующий интенсивность отбора паровоздушной смеси, при котором время вакуумирования пакета семипрегов будет минимальным. Предложены подходы к определению ресурса пористых покрытий, эксплуатируемых в разных условиях. В результате математического моделирования совместного нестационарного движения трех фаз с подвижной межфазной границей выявлены особенности истечения масла из резервуара в воду. Установлены основные закономерности движения многофазного запыленного потока в пылеуловителе, процессов сепарации и уноса аэрозольных частиц. Разработаны способы и алгоритмы синтеза управления по результатам дискретных измерений для непрерывных систем с неопределенными возмущениями. Экспериментально-теоретическим методом установлено, что коррозия на растянутых поверхностях идет быстрее, чем на сжатых, при этом воздействие магнитного поля приводит к усилению данного эффекта. Исследована сходимость сплайнового варианта метода конечных элементов в двумерной и трехмерной постановке на примере расчета напряженно-деформированного состояния цилиндрических и тороидальных оболочек. Исследовано влияние изменения температуры на нелинейное деформирование неупругих торосферических куполов, выполненных из различных сплавов, под действием внутреннего давления. Построена математическая модель для описания гидродинамических процессов в системе «нефтяной пласт – вертикальная скважина с трещиной гидравлического разрыва» при разгазировании нефти в призабойной зоне. Установлено, что разгазирование нефти приводит к увеличению депрессии. Создана математическая модель неизотермической фильтрации бингамовской неньютоновской жидкости к вертикальной скважине. Разработан вычислительный алгоритм решения обратной задачи по определению фильтрационных параметров нефтяного пласта. Исследован механизм затухания и характеристики волн давления диффузионного типа в пористой среде с неравномерным распределением насыщенности в виде фронта, который образуется при вытеснении нефти водой. Представлен новый подход к моделированию отложения асфальтенов и смол при разработке нефтяных пластов заводнением. Для трёхмерных пластов в условиях трёхфазной фильтрации жидкости разработаны алгоритмы определения параметров в виде сплайн-поверхностей, а именно определения поля проницаемости при известном поле пористости; совместного определения полей пористости и проницаемости. Построены алгоритмы для решения задачи трехфазной неизотермической фильтрации жидкости на сетках со сгущающимися участками, основанные на многосеточных методах.