Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Сенницкий В. Л. О структуре течения вязкой жидкости при периодических воздействиях, не имеющих выделенного направления в пространстве // Известия вузов. ПНД. 2025. Т. 33, вып. 4. С. 531-544. DOI: 10.18500/0869-6632-003163, EDN: OZISPR

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF and_2025-4_sennitskii_531-544.pdf
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Новое в прикладной физике
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
530.182, 532.516, 532.517, 517.928
DOI: 
10.18500/0869-6632-003163
EDN: 
OZISPR

О структуре течения вязкой жидкости при периодических воздействиях, не имеющих выделенного направления в пространстве

Авторы: 
Сенницкий Владимир Леонидович, Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук
Аннотация: 

Целью работы является обнаружение и изучение особенностей динамики вязкой жидкости, испытывающей периодические по времени воздействия, не имеющие выделенного направления в пространстве, в возможно более простых гидромеханических условиях (способных обеспечить нетривиальное поведение жидкости).

Методы. Использованы аналитические методы исследования краевых задач для уравнений Навье–Стокса и неразрывности — метод возмущений, метод Фурье.

Результаты. Поставлена и решена новая задача о течении вязкой жидкости. Гидромеханическая система состоит из несжимаемой вязкой жидкости и движущейся абсолютно твердой стенки, оказывающей на жидкость периодические воздействия. Обнаружена новая особенность динамики вязкой жидкости, состоящая в том, что — в простейших гидромеханических условиях — жидкость на фоне колебаний (в среднем по времени) совершает движение нового типа – стационарное, затухающее с расстоянием от стенки движение, характеризующееся наличием слоистой структуры.

Заключение. Полученные результаты могут использоваться, в частности, в научном поиске подходов к управлению гидромеханическими системами, при разработке методов организации заданных течений жидких сред.
 

Ключевые слова: 
вязкая жидкость
периодические по времени воздействия
выделенное направление в пространстве
структура течения
Список источников: 
  1. Челомей В. Н. Парадоксы в механике, вызываемые вибрациями // Доклады АН СССР. 1983. Т. 270, № 1. С. 62—67.
  2. Сенницкий В. Л. О движении кругового цилиндра в вибрирующей жидкости // Прикл. мех. техн. физ. 1985. Т. 26, № 5. С. 19—23.
  3. Сенницкий В. Л. О движении газового пузыря в вязкой вибрирующей жидкости // Прикл. мех. техн. физ. 1988. Т. 29, № 6. С. 107—113.
  4. Сенницкий В. Л. Преимущественно однонаправленное движение газового пузыря в вибрирующей жидкости // Доклады АН СССР. 1991. Т. 319, № 1. С. 117—119.
  5. Sennitskii V. L. On motion of inclusions in uniformly and non-uniformly vibrating liquid // In: Proceedings of the International workshop on G-jitter. 13–19 June, 1993, Potsdam, USA. Potsdam: Clarkson University, 1993. P. 178–186.
  6. Lyubimov D. V. New approach in the vibrational convection theory // In: Proc. 14 IMACs Congresson Computational and Applied Mathematics. Atlanta, Georgia, USA. Atlanta: Georgia Institute of Technonogy, 1994. P. 59–68.
  7. Сенницкий В. Л. Движение включений в колеблющейся жидкости // Сибирский физический журнал. 1995. № 4. С. 18–26.
  8. Иванова А. А., Козлов В. Г., Эвеск П. Динамика цилиндрического тела в заполненном жидкостью секторе цилиндрического слоя при вращательных вибрациях // Изв. РАН. МЖГ. 1998. № 4. С. 29–39.
  9. Любимов Д. В., Любимова Т. П., Черепанов А. А. Динамика поверхностей раздела в вибрационных полях. М.: Физматлит, 2003. 216 с.
  10.  Иванова A. A., Козлов В. Г., Кузаев A. Ф. Вибрационная подъемная сила, действующая на тело в жидкости вблизи твердой поверхности // Доклады АН СССР. 2005. Т. 402, № 4. С. 488–491.
  11.  Сенницкий В. Л. О движении включения в однородно и неоднородно колеблющейся жидкости // Прикл. мех. техн. физ. 2007. Т. 48, № 1. С. 79–85.
  12.  Сенницкий В. Л. О колебательном движении неоднородного твердого шара в вибрирующей жидкости // Прикл. мех. техн. физ. 2009. Т. 50, № 6. С. 27–35.
  13.  Иванова А. А., Козлов В. Г., Щипицын В. Д. Легкий цилиндр в полости с жидкостью при горизонтальных вибрациях // Изв. РАН. МЖГ. 2010. № 6. С. 63–73.
  14.  Kozlov V. G., Ivanova A. A., Schipitsyn V. D., Stambouli M. Lift force on the cylinder in viscous liquid under vibration // Acta Astronaut. 2012. Vol. 79. P. 44–51. DOI: 10.1016/j.actaastro.2012. 04.013.
  15.  Пятигорская О. С., Сенницкий В. Л. Пример движения цилиндрического твердого тела в вязкой жидкости // Прикл. мех. техн. физ. 2013. Т. 54, № 2. С. 81–87.
  16.  Пятигорская О. С., Сенницкий В. Л. О движении твердых частиц в колеблющейся жидкости // Прикл. мех. техн. физ. 2013. Т. 54, № 3. С. 74–78.
  17.  Иванова A. A., Козлов В. Г., Щипицын В. Д. Подъемная сила, действующая на цилиндрическое тело в жидкости вблизи границы полости, совершающей поступательные колебания // Прикл. мех. техн. физ. 2014. Т. 55, № 5. С. 55–63.
  18.  Vlasova O. A., Kozlov V. G. The repulsion of flat body from the wall of vibrating container filled with liquid // Microgravity Sci. Technol. 2015. Vol. 27. P. 297–303. DOI: 10.1007/s12217-015- 9460-y.
  19.  Сенницкий В. Л. О заданной ориентации твердого включения в вязкой эидкости // Сиб. журн. индустр. матем. 2015. Т. 18, № 1. С. 123–128. DOI: 10.17377/SIBJIM.2015.18.110.
  20.  Kozlov N. V., Vlasova O. A. Behaviour of a heavy cylinder in a horizontal cylindrical liquidfilled cavity at modulated rotation // Fluid Dyn. Res. 2016. Vol. 48, no. 5. P. 055503. DOI: 10.1088/0169- 5983/48/5/055503.
  21.  Сенницкий В. Л. Парадоксальное движение жидкости // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017. № 8. С. 28–33. DOI: 10.17513/mjpfi.11753.
  22.  Сенницкий В. Л. Преимущественно однонаправленное вращение твердого тела и вязкой жидкости // Сиб. журн. индустр. матем. 2017. Т. 20, № 2. С. 93–97. DOI: 10.17377/sibjim. 2017.20.210.
  23.  Власова О. А., Козлов В. Г., Козлов Н. В. Динамика тяжелого тела, находящегося во вращающейся кювете с жидкостью, при модуляции скорости вращения // Прикл. мех. техн. физ. 2018. Т. 59, № 2. С. 39–49. DOI: 10.15372/PMTF20180105.
  24.  Коновалов В. В., Любимова Т. П. Численное исследование влияния вибраций на взаимодействие в ансамбле газовых пузырьков и твёрдых частиц в жидкости // Вычислительная механика сплошных сред. 2019. Т. 12, № 1. С. 48–56. DOI: 10.7242/1999-6691/2019.12.1.5.
  25.  Сенницкий В. Л. О движении вязкой жидкости в отсутствие выделенного направления в пространстве // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2021. № 2. С. 67–71. DOI: 10.17513/mjpfi.13181.
  26.  Сенницкий В. Л. Преимуществено однонаправленное течение вязкой жидкости // Сибирский журнал индустриальной математики. 2021. Т. 24, № 2. С. 126–133. DOI: 10.33048/SIBJIM. 2021.24.210.
  27.  Сенницкий В. Л. О течении вязкой жидкости в поле силы тяжести // Теплофизика и аэромеханика. 2021. Т. 28, № 3. С. 373–377.
  28.  Коновалов В. В., Любимова Т. П. Влияние акустических вибраций на взаимодействие газового пузыря и твердой частицы в жидкости // В сб.: Пермские гидродинамические научные чтения: Сборник статей по материалам VIII Всероссийской конференции, посвященной памяти профессоров Г. З. Гершуни, Е. М. Жуховицкого и Д. В. Любимова / Отв. редактор Т. П. Любимова. Пермь: Пермский государственный национальный исследовательский университет, 2022. С. 254–261.
  29.  Сенницкий В. Л. Об особенностях течения жидкости в поле силы тяжести // Сиб. электрон. матем. изв. 2022. Т. 19, № 1. С. 241–247. DOI: 10.33048/semi.2022.19.018.
  30.  Сенницкий В. Л. Особенности динамики вязкой жидкости со свободной границей при периодических воздействиях // Известия вузов. ПНД. 2024. Т. 32, № 2. С. 197–208. DOI: 10.18500/ 0869-6632-003091.
  31.  Сенницкий В. Л. Движение шара в жидкости, вызываемое колебаниями другого шара // Прикл. мех. техн. физ. 1986. Т. 27, № 4. С. 31–36.
  32.  Луговцов Б. А., Сенницкий В. Л. О движении тела в вибрирующей жидкости // Доклады АН СССР. 1986. Т. 289, № 2. С. 314–317.
  33.  Любимов Д. В., Любимова Т. П., Черепанов А. А. О движении твердого тела в вибрирующей жидкости // В кн.: Конвективные течения. Пермь: Издательство Пермского педагогического института, 1987. С. 61–71.
  34.  Челомей В. Н. Избранные труды. М.: Машиностроение, 1989. 336 с.
  35.  Сенницкий В. Л. О движении газового пузыря в вязкой вибрирующей жидкости // В кн.: Гагаринские научные чтения по космонавтике и авиации 1988 г. М: Наука, 1989. С. 267.
  36.  Сенницкий В. Л. Преимущественно однонаправленное движение сжимаемого твердого тела в вибрирующей жидкости // Прикл. мех. и техн. физ. 1993. Т. 34, № 1. С. 100–101.
  37.  Lyubimov D. V. Thermovibrational flows in nonuniform systems // Microgravity Quarterly. 1994. Vol. 4, no. 1. P. 221–225.
  38.  Kozlov V. G. Solid body dynamics in cavity with liquid under high-frequency rotational vibration // Europhysics Letters. 1996. Vol. 36, iss. 9. P. 651–656. DOI: 10.1209/epl/i1996-00282-0.
  39.  Сенницкий В. Л. O поведении газового пузыря в вязкой колеблющейся жидкости в присутствии силы тяжести // Прикл. мех. техн. физ. 1997. Т. 38, № 5. С. 73–79.
  40.  Lyubimov D. V., Lyubimova T. P., Meradji S., Roux B. Vibrational control of crystal growth from liquid phase // J. Crystal Growth. 1997. Vol. 180, iss. 3–4. P. 648–659. DOI: 10.1016/S0022- 0248(97)00294-7.
  41.  Любимов Д. В., Перминов А. В., Черепанов А. А. Генерация осреднённых течений в вибрационном поле вблизи поверхности раздела сред // В кн.: Вибрационные эффекты в гидродинамике. Пермь: изд. Перм. гос. университета, 1998. С. 204–221.
  42.  Сенницкий В. Л. Движение шара в жидкости в присутствии стенки при колебательных воздействиях // Прикл. мех. техн. физ. 1999. Т. 40, № 4. С. 125–132.
  43.  Lavrenteva O. M. On the motion of particles in non-uniformly vibrating liquid // Europ. J. Appl. Math. 1999. Vol. 10, no. 3. P. 251–263. DOI: 10.1017/S0956792599003745.
  44.  Сенницкий В. Л. Движение пульсирующего твердого тела в вязкой колеблющейся жидкости // Прикл. мех. техн. физ. 2001. Т. 42, № 1. С. 82–86.
  45.  Пятигорская О. С., Сенницкий В. Л. Движение шара в жидкости, вызываемое колебаниями другого шара // Прикл. мех. техн. физ. 2004. Т. 45, № 4. С. 102–106.
  46.  Lyubimov D., Lyubimova T., Vorobev A., Moitabi A., Zappoli B. Thermal vibrational convection in near-critical fluids. Part I: Non-uniform heating // J. Fluid Mech. 2006. Vol. 564. P. 159–183. DOI: 10.1017/S0022112006001418.
  47.  Hassan S., Lyubimova T. P., Lyubimov D. V., Kawaji M. Motion of a sphere suspended in a vibrating liquid-filled container // J. Appl. Mech. 2006. Vol. 73, no. 1. P. 72–78. DOI: 10.1115/1.1992516.
  48.  Lyubimov D. V., Lyubimova T. P., Shklyaev S. V. Behavior of a drop on an oscillating solid plate // Phys. Fluids. 2006. Vol. 18. P. 012101. DOI: 10.1063/1.2137358.
  49.  Shevtsova V., Melnikov D., Legros J. C., Yan Y., Saghir Z., Lyubimova T., Sedelnikov G., Roux B. Influence of vibrations on thermodiffusion in binary mixture: A benchmark of numerical solutions // Phys. Fluids. 2007. Vol. 19. P. 017111. DOI: 10.1063/1.2409622.
  50.  Иванова А. А., Козлов В. Г., Кузаев А. Ф. Вибрационное взаимодействие сферического тела с границами полости // Известия РАН. МЖГ. 2008. № 2. С. 31—40.
  51.  Lyubimov D. V., Baydin A. Y., Lyubimova T. P. Particle dynamics in a fluid under high frequency vibrations of linear polarization // Microgravity Sci. Technology. 2013. Vol. 25. P. 121–126. DOI: 10.1007/s12217-012-9336-3.
  52.  Сенницкий В. Л. О «левитации» жидкости // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2021. № 6. С. 87–90. DOI: 10.17513/mjpfi.13236.
  53.  Сенницкий В. Л. Эффекты парадоксального движения вязкой жидкости в поле силы тяжести // В кн.: Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2021: Материалы Всероссийской научно-технической конференции. 18–20 ноября 2021 года, Пермь, Россия. Пермь: ПНИПУ, 2021. Т. 1. С. 138–142.
  54.  Сенницкий В. Л. Движение включения в вибрирующей жидкости // В кн.: Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2022: Материалы Всероссийской научнотехнической конференции. 16–18 ноября 2022 года, Пермь, Россия. Пермь: ПНИПУ, 2022. С. 207–209.
  55.  Сенницкий В. Л. Вынужденные вращательные колебания гидромеханической системы // В кн.: Сборник статей Международной научно-технической конференции Минские научные чтения - 2022. 07–09 декабря 2022 года, Минск, Беларусь. Минск: БГТУ, 2022. Т. 3. С. 181–186.
  56.  Сенницкий В. Л. О диагностике гидромеханической системы // В кн.: Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2023: Материалы Всероссийской научно-технической конференции, 15—17 ноября 2023 года, Пермь, Россия. Пермь: ПНИПУ, 2023. С. 205–207.
  57.  Сенницкий В. Л. О движении включения в жидкой среде // В кн.: Гидропроцессы в катализе. V Научно-технологический симпозиум, 3–6 октября 2024 года, Сочи, Россия. Новосибирск: Институт катализа СО РАН, 2024. С. 180–182.
  58.  Капица П. Л. Маятник с вибрирующим подвесом // Успехи физических наук. 1951. Т. 44, № 1. С. 7–20. DOI: 10.3367/UFNr.0044.195105b.0007.
  59.  Крылов Н. М., Боголюбов Н. Н. Введение в нелинейную механику. Москва-Ижевск: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика, 2004. 352 с.
  60.  Боголюбов Н. Н., Митропольский Ю. А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. М: ГИФ-МЛ, 1958. 408 с.
  61.  Сенницкий В. Л. О силовом взаимодействии шара и вязкой жидкости в присутствии стенки // Прикл. мех. техн. физ. физика. 2000. Т. 41, № 1. С. 57–62.

 

Поступила в редакцию: 
27.09.2024
Принята к публикации: 
30.01.2025
Опубликована онлайн: 
03.02.2025
Опубликована: 
31.07.2025
  • 1036 просмотров