Все выпуски

[ Switch to English ]

Моделирование нелинейных аэроупругих колебаний стенки канала, взаимодействующей с пульсирующим слоем вязкого газа

Попова А.А., Попов В.С.

В работе предложена математическая модель аэроупругих колебаний стенки узкого канала, имеющей нелинейно-упругий подвес и взаимодействующей с пульсирующим слоем вязкого газа. В рамках данной модели определены и исследованы аэроупругий отклик стенки канала и соответствующий ему фазовый сдвиг. Сформулированная авторами модель позволяет одновременно исследовать влияние на колебания стенки нелинейной жесткости ее упругого подвеса, сжимаемости и диссипативных свойств газа, а также инерции его движения в канале под действием пульсирующего перепада давления. Модель разработана на базе постановки и решения плоской начально-краевой задачи математической физики, включающей систему уравнений динамики баротропного вязкого газа, уравнения динамики жесткой стенки как одномассового нелинейного осциллятора. Используя метод возмущений, проведен асимптотический анализ задачи с последующим решением уравнений динамики тонкого слоя вязкого газа методом итерации. В результате определен закон распределения давления газа в канале и исходная задача аэроупругости сведена к исследованию обобщенного уравнения Дуффинга. Его решение осуществлено методом гармонического баланса, что позволило определить аэроупругий и фазовый отклики стенки канала в виде неявных функций. Проведено численное исследование данных откликов для оценки влияния инерции движения газа и его сжимаемости, а также сравнение полученных результатов с частными случаями ползущего движения вязкого газа и несжимаемой вязкой жидкости. Результаты проведенного исследования показали важность одновременного учета сжимаемости и инерции движения вязкого газа при моделировании аэроупругих колебаний стенки рассматриваемого канала.

Ключевые слова: моделирование, вязкий газ, нелинейные аэроупругие колебания, стенка канала, пульсирующий перепад давления, аэроупругий отклик, фазовый сдвиг
Цитата: Попова А.А., Попов В.С. Моделирование нелинейных аэроупругих колебаний стенки канала, взаимодействующей с пульсирующим слоем вязкого газа // Компьютерные исследования и моделирование, 2025, т. 17, № 4, с. 583-600
Citation in English: Popova A.A., Popov V.S. Modeling of nonlinear aeroelastic oscillations of a channel wall interacting with a pulsating viscous gas layer // Computer Research and Modeling, 2025, vol. 17, no. 4, pp. 583-600
DOI: 10.20537/2076-7633-2025-17-4-583-600
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3631/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Copyright © 2009–2025 Институт компьютерных исследований