В работе представлены численные расчеты пространственного сверхзвукового обтекания элементов летательного аппарата и сложной конфигурации на основе уравнений Эйлера. Приведены аналитические соотношения, используемые для построения сложной геометрии летательных аппаратов. При числе Маха $M_{infty} = 4.03$ и угле атаки $alpha = 10.1^{circ}$ приводятся и анализируются результаты численного решения задачи пространственного обтекания изолированного оживально-цилиндрического корпуса, изолированного треугольного крыла с ромбовидным профилем, а также комбинации корпуса с крылом. Результаты расчетов сопоставляются с данными физического эксперимента.

В работе рассмотрены численные методы решения спектральной задачи, связанной с устойчивостью течения Куэтта, - решения уравнений Навье-Стокса в области между двумя бесконечными вращающимися цилиндрами. Дается аналитическое решение дифференциальной спектральной задачи для некоторых частных случаев. В результатах численных расчетов показывается зависимость спектра от числа Рейнольдса, а также связь спектра с устойчивостью течения Куэтта. Приводятся иллюстрации собственных функций.

Рассматривается дискретизация уравнений, описывающих нестационарное течение вязкой несжимаемой жидкости, на основе метода конечных разностей и схемы расщепления по физическим факторам на прямоугольной неравномерной сетке с шахматным расположением узлов. Обсуждаются особенности реализации граничных условий для искомых функций и конструирования разностной сетки, а также детали дискретизации производных по времени и пространству. Проводится сравнение различных итерационных методов решения уравнения Пуассона для давления. Возможности разработанного подхода демонстрируются на примере решения задачи поперечного обтекания кругового цилиндра.

В статье изучается эволюция начального вихревого трехмерно-локализованного возмущения в круговом течении. Работа представляет ревизию прежнего теоретического подхода (Levinski, 1991 и Levinski & Cohen, 1995, L&LC), предложенного для интерпретации формирования шпилькообразных вихрей в сдвиговых потоках. Теоретические результаты, полученные в L&LC, довольно хорошо согласуются с результатами эксперимента, специально проведенного для проверки теории. В этом эксперименте шпилькообразный вихрь искусственно синтезировался в ламинарном круговом течении Тейлора-Куэтта (Malkiel, Levinski & Cohen, 1999, MLC). Недавно авторами настоящей работы (Шухман и Левинский, 2003) было показано, что несмотря на хорошее согласие прежней теории L&LC с экспериментом MLC, осно-вополагающая ее идея о возможности свести изучение динамики вихря к изучению эволюции импульса Лэмба только его «ядра», пренебрегая влиянием «хвостов», ока-залась несостоятельной. Это потребовало пересмотра старого теоретического подхода и, в том числе, вызвало необходимость заново провести сопоставление с экспериментом MLC. В рамках абсолютно той же постановки задачи, что и работах L&LC, но уже без при-влечения представлений об «ядре» вихря и его импульсе Лэмба, построено решение, описывающее эволюцию компонент завихренности слабого очень локализованного на-чального вихревого возмущения, не имеющего в начальный момент шпилькообразного вида. Показано, что при том (довольно малом) значении числа Рейнольдса, которое имеет место в эксперименте MLC, вихревое возмущение в течении всей эволюции остается слабым и наблюдаемый в эксперименте шпилькообразный вихрь не формируется, хотя в некотором диапазоне углов ориентации плоскости начального вихря имеет место транзиентный рост интенсивности вихря, характеризуемый величиной его полной энстрофии. Этот рост является степенным, в отличие от экспоненциального роста, даваемого теорией L&LC. Ориентация плоскости локализации вихря также оказывается отличной от предсказываемой старой теорией (и от наблюдаемой в эксперименте). Сопоставление результатов новой версии теории, развитой здесь применительно к сла-бым вихрям, не показывает хорошего соответствия с MLC, амплитуда начальных вихрей в котором превышала экспериментально найденное пороговое значение. Однако, не исключено, что в случае достаточно сильных начальных вихрей, изучение которых планируется провести с помощью численного моделирования в рамках той же модели, согласие с экспериментом будет существенно лучше. На это позволяют надеяться результаты численного моделирования эволюции вихря в плоском потоке с постоянным широм скорости, описанные в недавних работах Suponitsky et al (2003). Аналитические выражения, полученные в настоящей работе для слабого вихря, могут служить хорошим тестом для такого численного моделирования эволюции сильных вихрей в круговом течении.

Методом численного моделирования изучена газодинамика кольцевых кумулятивных сопел. Класс изученных сопел включает сопло с плоской тарелью и сопла с центральными телами разной длины. В широких диапазонах степени нерасчетности и показателя адиабаты исследованы распределения газодинамических и геометрических характеристик струйно-отрывного течения, получены тяговые и тепловые характеристики кумулятивных сопел, установлены диапазоны существования эффекта авторегулирования. Обнаружено, что при малых степенях нерасчетности кумулятивное сопло с плоской тарелью имеет большую тягу, чем сопло с центральным телом, оптимальное при работе в пустоте.  

Построено точное решение, описывающее эволюцию слабого локализованного вихре-вого возмущения в безграничном невязком течении с линейным профилем скорости. На ос-нове этого решения произведена ревизия теоретического подхода (впервые предложен-ного в 1991 году в работе Левинского [13] и впоследствии развитого в ряде других работ), в котором для описания динамики вихря в качестве основной характеристики используется импульс Лэмба специальным образом выделяемого "ядра" вихревого возмущения. По-казана несостоятельность такого подхода, несмотря на ряд следующих из него тео-ретических предсказаний, блестяще подтвердившихся в последующих экспериментах. Полученное решение дает медленный (степенной) рост вихревого возмущения, и при достаточно больших временах предсказывает "горизонтальную" ориентацию плоскости вих-ря, в отличие от предыдущей теории [13], предсказывающей гораздо более быстрый рост и ориентацию этой плоскости под углом 45 градусов к направлению течения. Вместе с тем как раз бурный рост и угол 45 градусов к направлению внешнего потока характерны для шпилькообразных вихрей, обнаруженных в турбулентных пограничных слоях или искус-ственно синтезированных в ламинарных пограничных слоях. Таким образом, вопрос об адекватной теоретической интерпретации эволюции локали-зованных вихрей вновь выносится на повестку дня.

Для выявления механизма интенсификации теплоотдачи в системах несимметричных импактных струй изучалась гидродинамическая структура течения путем анализа полей давления потока на преграду и методом пылевых следов . Установлено, что асимметрия струи приводит к возникновению дополнительных турбулентных течений. Детально рассмотрена зона взаимодействия двух импактных струй. Выявлен эффект поворота вторичных течений в несимметричных струях относительно положения сопла.

Дано описание разработанного авторами компьютерного атласа поверхностных течений Мирового океана, основанного на глобальном массиве данных лагранжевых дрифтерных наблюдений за двадцатилетний период. Программный комплекс атласа позволяет оперативно рассчитать, изобразить на дисплее и вывести в графический файл статистические характеристики, карты и графики скоростей поверхностных течений в любом районе Мирового океана.  

В работе исследовалась зависимость интенсивности пульсаций скорости на оси струи от амплитуды и частоты внешнего акустического облучения при различных режимах течения в пограничном слое трубы. Провед нные исследования показали зависимость акустических эффектов от амплитуды воздействия как при ламинарном, так и при турбулентном режиме течения в пограничном слое сопла. Прич м понижение амплитуды акустического облучения до такого уровня, что высокочастотный эффект замедления перемешивания при турбулентном пограничном слое не наблюдается, не приводило к тому, что этот эффект исчезает приламинарном пограничном слое на стенках сопла.

Излагаются результаты энергетического анализа капиллярно-гравитационной устойчивости в слое воды, подогреваемом снизу, при наличии плоского течения Куэтта. Показано, что область устойчивости уменьшается с увеличением градиента скорости плоского течения Куэтта. Приведены зависимости критических чисел от ряда параметров начально-краевой задачи.