V международная молодежная научная конференция «Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики»
Скачать 2.08 Mb.
|
ПОСТРОЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПЛАСТИЧЕСКОГОТЕЧЕНИЯ ТОНКОСТЕННОЙ ОБОЛОЧКИCONSTRUCTION OF А PHYSICAL MODEL OF THIN SHELLSPLASTIC FLOWЯ.Ю. Бакулин, В.Ю. ЖуравлевJ.Iu. Bakulin, V.Yu. ZshuravlevСибирский государственный аэрокосмический университет им. академика М.Ф. РешетневаSiberian State Aerospace University named academician M.F. Reshetnevbakulin.1992@yandex.ruДля гарантированного запуска и работы жидкостного ракетного двигателя малой тяги (ЖРД МТ) в условиях невесомости необходимо обеспечить бесперебойную подачу в камеру сгорания компонента, что обеспечивается гарантированным разделением жидкой и газообразной фаз в топливном баке механическим способом. Для решения данной задачи наиболее эффективно применяются металлические пластически выворачивающиеся разделители, вытесняющие компонент из бака, одновременно обеспечивающие управление положением центра масс двигательной установки. При проектировании основная задача состоит в обеспечении процесса выворачивания разделителя за счет перемещения зоны пластического деформирования материалы без потери местной устойчивости в зоне пластических деформаций и общей устойчивости в зоне находящейся в упругом состоянии. На основе проведенных экспериментов форму поверхности зоны пластического деформирования принято считать близкой к торовой. Перемещение срединной части не вывернутого разделителя происходит за счет пластического деформирования материала в торовой зоне перекатывания. При пластическом деформирование материала в торовой зоне приняты две модели деформирования В крайних зонах изменения кривизны меридиана деформации происходят за счет изгиба стенки вокруг крайних точек серединной поверхности [1]. На остальной поверхности пластической зоны наибольшие деформации обеспечиваются увеличением размера параллелий Скорость перемещения меридиана в этих зонах определится произведением расстояния от мгновенных центров скоростей до соответствующего меридиана на величину угловой скорости [2].  Скорость деформации меридиана в обеих зонах определяется как отношение скорости перемещения к расстоянию до точки от участка упруго деформирования разделителя dl:  , или  На основном участке тора за счет смещения материала диафрагмы - разделителя происходит изменение длины параллели равной 2πXM. Скорости деформации для пластической зоны связаны условием неизменности объема как и производные по времени от деформаций [1]:  . При максимальной по модулю, скорости деформации  знаки у скоростей деформации  и  противоположны знаку скорости деформации . В крайних сечениях зоны пластического деформирования максимальными деформациями приняты меридиональные, в остальной зоне максимальными деформациями приняты деформации параллелей. Точность вычисления всех параметров выворачивания разделителя определяется погрешностями определения интенсивности скоростей деформаций, радиусов торовой поверхности, толщины разделителя, размеров срединной поверхности упругих зон оболочки, механических и упругих постоянных материала.Construction of а physical model of thin shells plastic flow, Bakulin Iaroslav Iurievich, Zshuravlev Victor Iurievich, Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev. Литература 1. Биргер И.А, Пановко Я.Г. Прочность, устойчивость, колебания: справочник: в 3 т. М.: Машиностроение, 1968. Т. 1. 812 с. 2. Ефремов В.Н, Журавлев В.Ю. Металлические выворачивающиеся диафрагмы-разделители топливных баков. Сибирская аэрокосмическая академия им. М.Ф Решетнева. Красноярск, 1998. 104 с. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ ВБЛИЗИ ЛОКАЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА NUMERICAL MODELING OF NATURAL CONVECTION NEAR A LOCAL HEAT SOURCE В.Д. Бармакина V.D. Barmakina Национальный Исследовательский Томский государственный университет National Research Tomsk State University valeria.barmakina@yandex.ru Задача сохранения лесных покровов Земли, как производителей необходимого для жизни кислорода атмосфере, является сегодня как никогда актуальной. Наряду с вырубкой лесов, наиболее сильный ущерб лесным массивам наносят пожары. Ежегодно на территории России в летний период возникают тысячи лесных пожаров, в результате чего огнём уничтожаются миллионы гектаров леса. Для оптимизации борьбы с ними, повышения качества управленческих решений требуется прогноз динамики их развития. Такой прогноз может быть получен при проведении моделирования лесных пожаров. Содержательный обзор исследований по проблеме моделирования распространения лесных пожаров сделан в [1]. Для их исследования применяют методы математического моделирования и проводят эксперименты в природных и лабораторных условиях. Натурные эксперименты довольно трудно провести и невозможно повторить. К тому же они являются ресурсозатратными. Математические модели позволяют осуществлять прогнозирование и мониторинг природных пожаров. В работе рассматривается численное моделирование естественной конвекции воздуха в плоской постановке вблизи локального источника тепла. Течение газа, в котором имеет место процесс естественной конвекции, может быть описано уравнениями Навье–Стокса, уравнением переноса тепла и уравнением неразрывности [2]. Для описания явления свободного конвективного течения использовалось приближение Буссинеска, согласно которому можно принять жидкость несжимаемой, а изменение плотности учитывать только в члене, описывающем выталкивающую силу [3]. В качестве основных масштабов для обезразмеривания системы были выбраны вязкость, плотность, характерный размер и перепад температур, что позволило избавиться от числа Рейнольдса. Задача решалась с использованием переменных «вихрь-функция тока». Применение схемы Мак-Кормака обусловило достаточно высокий порядок точности по пространству и времени, а также устранило любое рассогласование, обусловленное дискретизацией односторонними разностями [4]. В работе проведено исследование и подробный анализ влияния критериев Прандтля и Грасгофа на распределение линий тока и температуры в расчетной области. Литература 1. Кулешов А.А. Математические модели лесных пожаров // Математическое моделирование. Т. 14, № 11. М.: Институт математического моделирования. РАН, 2002. С. 33–42. 2. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. М.: Наука,1987. 840 с 3. Шваб А.В. Теория конвективного теплообмена / А.В. Шваб. Томск: Изд-во НТЛ, 2007. 188 с. 4. Андерсон Д. Вычислительная гидромеханика и теплообмен / Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р. Плетчер. М.: Мир, 1990. Т. 2 :Россия. 337 с. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ СО СКАЧКОМ СЕЧЕНИЯ THE NUMERICAL SIMULATION OF NON-NEWTONIAN FLUID FLOW THROUGH THE PIPE CONTRACTION OR EXPANSION К.Е. Бояркина K.E. Boyarkina Национальный Исследовательский Томский Государственный университет National Research Tomsk State University kiraworkst@gmail.com Ламинарные течения неньютоновской жидкости реализуются во многих технических устройствах, в состав которых входят трубы с различными конструктивными элементами. Исследования подобных течений являются актуальными, поскольку информация о местных гидравлических сопротивлениях для течения неньютоновских сред в трубах со скачком сечения весьма ограничена. В данной работе рассматривается ламинарное стационарное течение неньютоновской жидкости в цилиндрической трубе со скачком сечения типа сужение или расширение. Задача формулируется в осесимметричной постановке с использованием переменных функция тока – вихрь в цилиндрической системе координат. Реологическое поведение среды описывается моделью Оствальда де Виля. Вязкая жидкость подается в трубу через входное сечение с постоянным расходом, профиль скорости при этом соответствует установившемуся течению рассматриваемой жидкой среды. На твердой стенке реализуются условия прилипания, на оси симметрии трубы выполняются условия симметрии. На выходе используются мягкие граничные условия. Численное моделирование течения выполняется с помощью алгоритма на основе конечно-разностной схемы переменных направлений [1] и метода установления [2]. Для обеспечения сходимости расчетов течения проводится регуляризация реологического уравнения [3]. Для проверки аппроксимационной сходимости алгоритма выполнена серия расчетов на различных сетках. Восстановлены картины течения в виде распределений линий тока. Для количественного анализа введены следующие безразмерные характеристики потока: длина циркуляционных зон, возникающих в окрестности углов, длины участков двумерного течения до и после скачка сечения трубы. Получены зависимости этих характеристик от числа Рейнольдса, отношения радиусов широкой и узкой частей трубы и параметра нелинейности в реологической модели жидкости. Определены местные гидравлические сопротивления в зависимости от значений определяющих параметров. Проведено сравнение полученных результатов с данными других исследователей. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания № 2014/223 (код проекта 1943) и РФФИ (проект № 15-08-03935) Литература
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЛИННЫХ ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЛН С ДВОЙНЫМИ ПРЕГРАДАМИ NUMERICAL SIMULATION OF THE INTERACTION OF GRAVITATIONAL WAVES WITH LONG DOUBLE BARRIERS Б.В. Бошенятов1, 2, К.Н. Жильцов2 B.V. Boshenyatov, K.N. Zhiltsov 1 Институт прикладной механики Российской Академии наук, 2 Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики ТГУ, Institute of Applied Mechanics Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, 2 Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics of Tomsk State University, Tomsk, Russia, konstantin@niipmm.tsu.ru Волны цунами являются одним из наиболее опасных и катастрофических явлений природы. Длина этих волн в 10–100 раз больше глубины океана и они, распространяясь в океане как в мелкой воде, вовлекают в движение огромные массы воды, обладающие колоссальной энергией и разрушительной силой. В работе [1] была предложена математическая модель и ее программная реализация для комплексного исследования проблем длинных гравитационных волн (типа цунами) в гидродинамическом лотке. Проведена ее верификация, которая показала хорошее согласование численных расчетов с экспериментальными данными, полученными в лабораторной установке [2–4]. В работе [5] даны результаты исследований взаимодействия волн типа цунами с одиночными преградами, предложен безразмерный параметр преграды h/(H+A), учитывающий амплитуду падающей волны и высоту преграды h, относительно которого данные обобщаются в более широком диапазоне безразмерного параметра А/Н < 0.3. В данной работе приведены предварительные результаты численного моделирования взаимодействия волн типа цунами с двойными преградами. Эксперименты и численное моделирование показали, что при определённых расстояниях между преградами относительная энергия прошедшей волны имеет минимумы. Литература
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ OPENACC НА ПРИМЕРЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА С.К. ГОДУНОВА STUDY OF OPENACC TECHNOLOGY EFFICIENCY USING S.K. GODUNOV METHOD В.Л. Гойко V.L. Goiko Национальный Исследовательский Томский государственный университет National Research Tomsk State University goiko.slava@gmail.com В настоящее время получили широкое распространение гибридные вычислительные системы, где использование арифметических ускорителей (сопроцессоров) позволяет существенно ускорить вычисления за счет большого числа вычислительных ядер. В данной работе представлено исследование эффективности использования графических карт для расчета газодинамических задач. Современные программные технологии позволяют эффективно использовать графические карты в качестве высокопроизводительных вычислительных комплексов, в работе рассматривается технология OpenACC [1], позволяющая использовать весь потенциал графических карт без существенных затрат на изменение кода собственной программы. Для изучения эффективности технологии OpenACC реализован алгоритм расчета газодинамических уравнений. В качестве тестовой задачи выступила задача о пространственном взаимодействии двух газов. Два сжимаемых газа с различными значениями плотности, давления и начальных скоростей находились в емкости, разделенной перегородкой. После изъятия перегородки, газы взаимодействовали. Основой для построения расчетного алгоритма выступила разностная схема численного решения нестационарных уравнений газовой динамики с нахождением потоков по методу С.К. Годунова [2]. Расчетная схема преобразована для использования параллельного алгоритма. Параллельность достигнута за счет использования технологии OpenMP [3] для проведения расчета с использованием ядер центрального процессора. В качестве высокопроизводительного вычислительного комплекса для проверки эффективности параллельного алгоритма выступил кластер на базе Национального исследовательского Томского государственного университета СКИФ Cyberia [4]. Для расчета использовались узлы с двумя шестиядерными процессорами Intel Xeon X5670 и 24Гб оперативной памяти. Написан модуль для преобразования результатов вычислений в формат Silo [5], позволяющий использовать для визуализации полученных данных программный комплекс VisIt.[6] Несмотря на все временные затраты, связанные с модернизацией последовательной программы для возможности использовать большее количество вычислительных процессоров, выигрыш во времени расчета существенен. При условии оптимизации программы и правильном подборе компилятора (в данной работе для расчета на центральном процессоре использовался компилятор от Intel, для расчета на графической карте – компилятор PGI) можно эффективно использовать высокопроизводительные вычислительные комплексы. В рамках представленной работы проведена оценка эффективности технологии OpenACC для проведения расчетов, требующих высоких вычислительных затрат. Также представлен сравнительный анализ затраченного времени при расчете на центральном процессоре и на графическом ускорителе. |
Похожие:
 | Физических основ прочности в Институте механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук |  | России, стран СНГ и дальнего зарубежья. Форма проведения Конференции – заочная, очного участия не предусмотрено. Рабочий язык Конференции... |
| России, стран СНГ и дальнего зарубежья. Форма проведения Конференции – заочная, очного участия не предусмотрено. Рабочий язык Конференции... | | К участию в Конференции приглашаются ученые, преподаватели, аспиранты, докторанты, студенты вузов и ссузов, ведущие научные исследования... |
| Ссионального образования «Башкирский государственный аграрный университет» (Башкирский гау) проводит Вторую международную молодежную... | | Актуальные проблемы лингвистики и лингводидактики иностранного языка делового и профессионального общения |
| Системные проблемы надёжности, качества, компьютерного моделирования, информационных и электронных технологий в инновационных проектах... | | «Новосибирск Экспоцентр» в рамках Международной выставки машиностроения и металлообработки mashex siberia по адресу: г. Новосибирск,... |
| Деловое письмо как предмет в 10 – 12 классах специальной (коррекционной) общеобразовательной школы VIII вида | | Актуальные проблемы современной науки: Труды 14-й Международной конференции -конкурса «Актуальные проблемы современной науки». Гуманитарные... |