Для цитирования:
Блинков Ю. А., Евдокимова Е. В., Могилевич Л. И. Нелинейные волны в цилиндрической оболочке, содержащей вязкую жидкость, при воздействии окружающей упругой среды и конструкционного демпфирования в продольном направлении // Известия вузов. ПНД. 2018. Т. 26, вып. 6. С. 32-47. DOI: 10.18500/0869-6632-2018-26-6–32-47
Нелинейные волны в цилиндрической оболочке, содержащей вязкую жидкость, при воздействии окружающей упругой среды и конструкционного демпфирования в продольном направлении
Тема и цель исследования. В настоящей работе развивается метод возмущений для моделирования нелинейных волн деформаций в упругой цилиндрической оболочке, заполненной вязкой несжимаемой жидкостью, окруженной упругой средой и при конструкционном демпфировании в продольном направлении. Наличие окружающей среды приводит к интегродифференциальному уравнению, обобщающему уравнение Кортевега–де Вриза, имеющему то же решение в виде уединенной волны – солитона. Оно не содержит произвольного постоянного волнового числа, в отличие от решения уравнения Кортевега–де Вриза. Поведение вязкой несжимаемой жидкости внутри оболочки описывается уравнениями динамики и неразрывности. Они решаются вместе с граничными условиями прилипания жидкости к стенке оболочки. Методы. Решение представляется прямым разложением искомых функций по малому параметру задачи гидроупругости и сводится к задаче для уравнения гидродинамической теории смазки. Решение этих уравнений и определяет напряжения со стороны жидкости, действующие на оболочку в продольном направление и по нормалям. Наличие жидкости в оболочке добавляет в уравнения продольных волн деформаций член уравнения, который не позволяет найти точное решение. Конструкционное демпфирование в продольном направлении добавляет такой же точно член уравнения, что и наличие жидкости. Они имеют разные знаки, когда коэффициент Пуассона меньше 1/2. В противном случае знаки совпадают. Наличие жидкости и конструкционного демпфирования требует численного исследования. Численное исследование проводится с использованием современного подхода, основанного на универсальном алгоритме коммутативной алгебры для интегроинтерполяционного метода. Результаты. В результате построения разностного базиса Грёбнера сгенерированы разностные схемы типа Кранка–Николсон, полученные с использованием базовых интегральных разностных соотношений, аппроксимирующих исходную систему уравнений.
- Клигман Е.П., Клигман И.Е., Матвеенко В.П. Спектральная задача для оболочек с жидкостью // Прикладная механика и техническая физика. 2005. T. 46, № 6. С. 128–135.
- Бочкарев С.А., Матвеенко В.П. Анализ устойчивости цилиндрических оболочек, содержащих жидкость с осевой и окружной компонентами скорости // Прикладная механика и техническая физика. 2012. T. 53, № 5. С. 155–165.
- Громека И.С. К теории движения жидкости в узких цилиндрических трубах / Собр. соч. М.: Изд-во АН СССР, 1952. 296 с. С. 149–171.
- Кондратов Д.В., Могилевич Л.И. Математическое моделирование процессов взаимодействия двух цилиндрических оболочек со слоем жидкости между ними при отсутствии торцевого истечения в условиях вибрации // Вестник СГТУ. 2007. T. 3, № 2(27). С. 15–23.
- Кондратов Д.В., Кондратова Ю.Н., Могилевич Л.И. Исследование амплитудных частотных характеристик колебаний упругих стенок трубы кольцевого профиля при пульсирующем движении вязкой жидкости в условиях жесткого защемления по торцам // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2009. № 3. С. 15–21.
- Paıdoussis M.P., Nguyen V.B., Misra A.K. A theoretical study of the stability of cantilevered coaxial cylindrical shells conveying fluid // J. Fluids Struct. 1991. vol. 5, iss. 2. pp. 127–164. DOI:10.1016/0889-9746(91)90454-W
- Amabili M., Garziera R. Vibrations of circular cylindrical shells with nonuniform constraints, elastic bed and added mass; Part III: Steady viscous effects on shells conveying fluid // J. Fluids Struct. 2002. vol. 16, iss. 6. pp. 795–809. DOI:10.1006/jfls.2002.0446
- Amabili M. Nonlinear Vibrations and Stability of Shells and Plates. Cambridge University Press, 2008. 374 p. DOI:10.1017/CBO9780511619694
- Могилевич Л.И., Попов В.С. Динамика взаимодействия упругого цилиндра со слоем вязкой несжимаемой жидкости // MTT. 2004, № 5. С. 179–190.
- Бочкарев С.А. Собственные колебания вращающейся круговой цилиндрической оболочки с жидкостью // Вычисл. мех. сплош. сред. 2010. T. 3, № 2. С. 24–33. DOI:10.7242/1999- 6691/2010.3.2.14
- Лекомцев С.В. Конечно-элементные алгоритмы расчета собственных колебаний трехмерных оболочек // Вычисл. мех. сплош. сред. 2012. T. 5, № 2. С. 233–243. DOI:10.7242/1999- 6691/2012.5.2.28
- Бочкарев С.А., Матвеенко В.П. Устойчивость коаксиальных цилиндрических оболочек, содержащих вращающийся поток жидкости // Вычисл. мех. сплош. сред. 2013. T. 6, № 1. С. 94–102. DOI:10.7242/1999-6691/2013.6.1.12
- Nariboli G.A. Nonlinear longitudinal dispersive waves in elastic rods // J. Math. Phys. Sci. 1970. Vol. 4. Pp. 64–73.
- Nariboli G.A., Sedov A. Burger’s–Korteweg–De Vries equation for viscoelastic rods and plates // J. Math. Anal. and Appl. 1970. Vol. 32. Pp. 661–667.
- Ерофеев В.И., Кажаев В.В. Неупругое взаимодействие и расщепление солитонов деформации, распространяющихся в стержне // Вычисл. мех. сплош. сред. 2017. T. 10, № 2. С. 127–137. DOI:10.7242/1999-6691/2017.10.2.11
- Землянухин А.И., Могилевич Л.И. Нелинейные волны деформаций в цилиндрических оболочках // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1995. T. 3, № 1. C. 52–58.
- Ерофеев В.И., Клюева Н.В. Солитоны и нелинейные периодические волны деформации в стержнях, пластинах и оболочках: Обзор // Акустический журнал. 2002. T. 48, № 6. C. 725– 740.
- Ерофеев В.И., Землянухин А.И., Катсон В.М., Шешенин С.Ф. Формирование солитонов деформации в континууме Коссера со стеснённым вращением // Вычисл. мех. сплош. сред. 2009. T. 2, № 4. C. 67–75. DOI:10.7242/1999-6691/2009.2.4.32
- Багдоев А.Г., Ерофеев В.И., Шекоян А.В. Линейные и нелинейные волны в диспергирующих сплошных средах. М.: Физматлит. 2009. 320 с.
- Ерофеев В.И., Кажаев В.В., Павлов И.С. Неупругое взаимодействие и расщепление солитонов деформации, распространяющихся в зернистой среде // Вычисл. мех. сплош. сред. 2013. T. 6, № 2. С. 140–150. DOI:10.7242/1999-6691/2013.6.2.17
- Землянухин А.И., Бочкарёв А.В. Метод возмущений и точные решения уравнений нелинейной динамики сред с микроструктурой // Вычисл. мех. сплош. сред. 2016. T. 9, № 2. С. 182–191. DOI:10.7242/1999-6691/2016.9.2.16
- Землянухин А.И., Бочкарев А.В. Непрерывные дроби, метод возмущений и точное решение нелинейных эволюционных уравнений // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика, 2016. T. 24, № 4. C. 71–85. DOI:10.18500/0869-6632-2016-24-4-71-85
- Землянухин А.И., Бочкарев А.В. Метод Ньютона построения точных решений нелинейных дифференциальных и неинтегрируемых эволюционных уравнений // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2017. T. 25, № 1. C. 64–83. DOI:10.18500/0869-6632- 2017-25-1-64-83
- Блинкова А.Ю., Блинков Ю.А., Могилевич Л.И. Нелинейные волны в соосных цилиндрических оболочках, содержащих вязкую жидкость между ними, с учетом рассеяния энергии // Вычисл. мех. сплош. сред. 2013. T. 6, № 3. С. 336–345. DOI:10.7242/1999-6691/2013.6.3.38
- Блинкова А.Ю., Иванов С.В., Ковалев А.Д., Могилевич Л.И. Математическое и компьютерное моделирование динамики нелинейных волн в физически нелинейных упругих цилиндрических оболочках, содержащих вязкую несжимаемую жидкость // Известия Саратовского университета. Нов. сер. Cep. Физика. 2012. T. 12, № 2. С. 12–18. DOI:10.18500/1816- 9791-2016-16-2-184-197
- Блинкова А.Ю., Блинков Ю.А., Иванов С.В., Могилевич Л.И. Нелинейные волны деформаций в геометрически и физически нелинейной вязкоупругой цилиндрической оболочке, содержащей вязкую несжимаемую жидкость и окруженной упругой средой // Известия Саратовского университета. Нов. сер. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2015. T. 15, № 2. С. 193–202. DOI:10.18500/1816-9791-2015-15-2-193-202
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Дрофа, 2003. 840 с.
- Вольмир А.С. Оболочки в потоке жидкости и газа: Задачи гидроупругости. М.: Наука, 1979. 320 с.
- Власов В.З., Леонтьев Н.Н. Балки, плиты и оболочки на упругом основании. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1960. 490 с.
- Михасев Г.И., Шейко А.Н. О влиянии параметра упругой нелокальности на собственные частоты колебаний углеродной нанотрубки в упругой среде // Труды БГТУ. Минск: БГТУ. 2012. № 6 (153). C. 41–44.
- Попов И.Ю., Родыгина О.А., Чивилихин С.А., Гусаров В.В. Солитон в стенке нанотрубки и Стоксово течение в ней // Письма в ЖТФ. 2010. T. 36. № 18. C. 48–54.
- Блинков Ю.А., Гердт В.П. Специализированная система компьютерной алгебры GINV // Программирование. 2008. T. 34. № 2. C. 67–80.
- Gerdt V.P., Blinkov Yu.A. Involution and difference schemes for the Navier–Stokes equations // CASC. Lecture Notes in Computer Science. 2009. Vol. 5743. Pp. 94–105. DOI:10.1007/978- 3-642-04103-7_10
- Amodio P., Blinkov Yuri, Gerdt V.P., La Scala R. On consistency of finite difference approximations to the Navier–Stokes equations // CASC. Lecture Notes in Computer Science. 2013. Vol. 8136. Pp. 46–60. DOI:10.1007/978-3-319-02297-0_4
- 2035 просмотров