№ 1 (2023)

Рассматриваются газодинамические модели взаимодействия солнечного ветра с кометными атмосферами. Интерес к созданию таких моделей резко возрос после начала исследований комет при помощи космических аппаратов, запускаемых на близкие расстояния от их поверхностей. Приборы, установленные на этих аппаратах, давали возможность экспериментального иcследования параметров истечения газа с поверхностей комет при их приближении к Солнцу и его взаимодействие с потоком плазмы солнечного ветра, что невозможно было делать при помощи спектро-фотометрии. Начало таких исследований было положено почти мгновенным сближением нескольких космических аппаратов с кометой Галлея в марте 1986 г. Только через 28 лет аппарат Розетта (Rosetta), запущенный Европейским космическим агентством (ESA), по сложной траектории сблизился с кометой Чурюмова–Герасименко и, маневрируя вблизи этой кометы в течение более двух лет, проводил, в частности, исследования по взаимодействию ее атмосферы с солнечным ветром.

Экспериментально исследуется эффективность волновых движителей (ВД) двух типов (качающееся подпружиненное крыло и прямоточный ВД) на модели судна с малой площадью ватерлинии (СМПВ). В качестве рабочего элемента как качающегося, так и прямоточного ВД использовался профиль NACA0015. В случае прямоточного ВД плоский профиль был жестко закреплен относительно корпуса судна с наклоном хорды крыла 30°. Проведены исследования эффективности работы волновых движителей на волнах различной длины в зависимости от осадки корпусов СМПВ и, в случае качающегося подпружиненного крыла, также от глубины погружения движителя. С использованием результатов буксировочных испытаний проведена оценка силы тяги прямоточного ВД при различных условиях эксплуатации. Обнаружено, что с ростом глубины погружения корпусов судна эффективность прямоточного ВД растет, а качающегося ВД уменьшается, однако он в значительной мере сохраняет работоспособность, при условии, что рабочий элемент ВД остается на оптимальной глубине вблизи от поверхности воды.

Анализируется влияние положительной термодиффузии коллоидных частиц при конвекции магнитных жидкостей в связанных вертикальных каналах квадратного сечения 3.2 × 3.2 мм² высотой 50 мм при подогреве снизу. Ниже критического числа Рэлея в покоящейся жидкости термофорез частиц по вертикали генерирует неустойчивую стратификацию плотности, что приводит к быстрым (~1 мин) всплескам концентрационной конвекции, возникающим периодически (~4 ч). Выше критического числа Рэлея при развитой конвекции термофорез частиц по горизонтали генерирует концентрационные неоднородности вблизи стенок каналов и провоцирует неустойчивость конвективного течения, приводящую к периодической (~1 ч) смене направления конвективного потока. Обсуждается причина наблюдаемой в опытах колебательной неустойчивости механического равновесия при положительном знаке коэффициента Соре.

Выполнено численное и экспериментальное исследование влияния ограничения потока по трансверсальной координате на поперечное обтекание кругового цилиндра при числах Рейнольдса (по диаметру цилиндра и скорости невозмущенного потока) от 40 до 255. В экспериментах цилиндр располагался в канале прямоугольного поперечного сечения, а при численном моделировании на ограничивающих поток боковых стенках ставились три типа граничных условий: периодические граничные условия, условия скольжения и прилипания. Особое внимание уделено вихревой структуре течения в следе цилиндра. Показано, что только в случае граничных условий прилипания, в области соединения цилиндра с боковыми стенками формируются спиралевидные вихри, движущиеся к плоскости симметрии канала. При их взаимодействии в центре канала образуются вихревые сгустки и наблюдаются признаки турбулизации потока в следе. При периодических граничных условиях и условиях скольжения на боковых стенках спиралевидные вихри отсутствуют, а в диапазоне Re от 200 до 250 в следе цилиндра реализуются моды А и Б трехмерной неустойчивости и переход к турбулентности. Получена оценка влияния ширины канала и типа граничных условий на его боковых стенках на структуру вихревого следа за цилиндром и интегральные параметры его обтекания.

Прямым методом построения двумерных оптимальных по критическим числам Маха М* тел построены близкие к оптимальным по М* несущие профили. Их практически нулевые коэффициенты волнового сопротивления с_х остаются таковыми не только при числах Маха набегающего потока М₀ меньших М*, но и при М₀ заметно превышающих М*. Этим новые несущие профили отличаются от суперкритических несущих профилей, с_х которых стремительно растут при превышении расчетных значений М₀. При равных толщинах и М₀ = М* суперкритические профили реализуют большие коэффициенты подъемной силы с_у. Однако из-за отмеченного выше отличия в поведении с_х при М₀, больших расчетных, качество суперкритических профилей может стать ниже даже как отношение с_у не к с_х, а к коэффициенту полного сопротивления.

Представлены результаты исследований по воздействию импульсного объемного и поверхностного разрядов на высокоскоростное течение газа в прямоугольном канале ударной трубы с изменением профиля (препятствием на нижней стенке). Однократный наносекундный поверхностный разряд и разряд с предыонизацией от плазменных электродов (комбинированный разряд) инициировался в потоке за ударной волной с числами Маха Мs 3.2–3.4. Препятствие определяет распределение параметров обтекающего его потока и перераспределение плазмы импульсного разряда. Численным моделированием получены поля плотности газодинамического потока в условиях эксперимента и проведено сравнение с распределением плазмы разряда. Показано, что ударно-волновое воздействие разряда на поток за препятствием продолжалось от 25 до 70 мкс.