phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Education10.18384/2949-5067-2024-3-20-32phmath-638Research ArticleФИЗИКАPHYSICSОсобенности влияния формы обтекаемого тела на взаимодействие с ним потока частицFeatures of the influence of the shape of a streamlined body on the interaction of a particle flow with ithttps://orcid.org/0000-0002-8112-1378ЗубоваН. В.ZubovaN.

Зубова Наталья Валерьевна  – кандидат педагогических наук, доцент кафедры физики

109004, г. Москва, ул. Земляной вал, д. 73

Natalya V. Zubova (Moscow) – Cand. Sci. (Education), Assoc. Prof., Department of Physics

Zemlyanoy val 73, Mosccow 109004

Na448@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2056-1932КудровМ. А.KudrovM.

Кудров Максим Александрович  – кандидат технических наук, доцент, начальник научного центра, директор Передовой инженерной школы радиолокации, радионавигации и программной инженерии

141701, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., д. 9

Maksim A. Kudrov (Zhukovsky, Moscow region) – Cand. Sci. (Engineering), Assoc. Prof., Head of the Research Center, Director of the Advanced Engineering School of Radar, Radionavigation and Software Engineering

Institutskiy pereulok 9, Dolgoprudniy 141701

MKudrov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4281-3531АмелюшкинИ. А.AmelushkinI.

Амелюшкин Иван Алексеевич  – кандидат физико-математических наук, программист лаборатории  информационных технологий и прикладной математики Физтех-школы аэрокосмических технологий

141701, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., д. 9

Ivan A. Amelyushkin (Zhukovsky, Moscow region) – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Programmer, Laboratory of Information Technologies and Applied Mathematics, Phystech School of Aerospace Technology

Institutskiy pereulok 9, Dolgoprudniy 141701

Amelyushkin_Ivan@mail.ruМосковский государственный университет технологий и управления им. К. Г. Разумовского (Первый казачий университет)РоссияK. G. Razumovsky Moscow State University of Technologies and Management (the First Cossack University)Russian FederationМосковский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)РоссияMoscow Institute of Physics and TechnologyRussian Federation202420012025032032Copyright © Зубова Н.В., Кудров М.А., Амелюшкин И.А., 20252025Зубова Н.В., Кудров М.А., Амелюшкин И.А.Zubova N., Kudrov M., Amelushkin I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.physmathmgou.ru/jour/article/view/638

Цель: создание алгоритмов, позволяющих рассчитывать и управлять дисперсным потоком с обтекаемым телом в приложении к задачам управления тепломассообменом и снижения сопротивления в условиях обильных осадков.Процедуры и методы. Используются известные физические закономерности, методы интегрирования и анализ исследований других авторов.Результаты. В настоящей работе развит метод расчёта параметров взаимодействия потока твёрдым телом, свойства покрытия которого влияют на процессы его обтекания. Проведены параметрические исследования, показаны оптимальные формы тел в двухфазных средах при больших значениях числа Стокса.Теоретическая и практическая значимость. Результаты могут быть использованы при проектировании форм обтекаемых тел, движущихся в аэрозольных средах, в частности, при движении летательных аппаратов в облаках и осадках.

Aim. Creation of algorithms for calculating and controlling a dispersed flow with a streamlined body in application to the problems of heat and mass transfer control and drag reduction in heavy precipitation conditions.Methodology. Known physical laws, integration methods and analysis of studies by other authors are used.Results. In this paper, a method for calculating the parameters of interaction of a flow with a solid body, the properties of the coating of which affect the processes of its flow, is developed. Parametric studies are carried out, optimal shapes of bodies in two-phase media at large values of the Stokes number are shown.Research implications. The results can be used in designing the shapes of streamlined bodies moving in aerosol media, in particular when a flying vehicle move through clouds and media with precipitation

рельефное теломолекулярное моделированиепотенциалы взаимодействияатомы кристаллической решёткиrelief bodymolecular modelinginteraction potentialscrystal lattice atomsИсследование выполнено при поддержке РФФИ в рамках проекта № 19–29– 13024аReferencesYihua Cao, Zhenlong Wu, Zhengyu Xu. Effects of rainfall on aircraft aerodynamics // Progress in Aerospace Sciences. 2014. Vol. 71. P. 85–127. DOI: 10.1016/j.paerosci.2014.07.003.Yihua, Cao, Zhenlong, Wu & Zhengyu, Xu (2014). Effects of rainfall on aircraft aerodynamics. In: Progress in Aerospace Sciences, 71, 85–127. DOI: 10.1016/j.paerosci.2014.07.003.Теплообмен в окрестности точки торможения при сверхзвуковом обтекании тел гетерогенным потоком со скольжением фаз / Василевский Э. Б., Домбровский Л. А., Михатулин Д. С., Полежаев Ю. В. // Теплофизика высоких температур. 2001. Т. 39. № 6. С. 925–938. 3. Экспериментальное исследование натекания высокотемпературной струи запыленного газа на преграду / Кудин О. К., Нестеров Ю. Н., Токарев О. Д., Флаксман Я. Ш. // Ученые записки ЦАГИ. 2013. Т. 44. № 6. С. 105–115.Vasilevskii, E. B., Dombrovskii, L. A., Mikhatulin, D. S. & Polezhayev, Yu. V. (2001). Heat Transfer in the Neighborhood of the Stagnation Point under Conditions of Hypersonic Heterogeneous Slip Flow past Bodies. In: High Temperature, 39 (6), 925–938 (in Russ.).Противообледенительные свойства супергидрофобных покрытий на алюминии и нержавеющей стали / Бойнович Л. Б., Домантовский А. Г., Емельяненко А. М., Миллер А. Б., Потапов Ю. Ф., Ходан А. Н. // Известия Академии наук. Серия химическая. 2013. № 2. С. 383–390.Kudin, O. K., Nesterov, Yu. N., Tokarev, O. D. & Flaksman, Ya. Sh. (2013). Experimental study of the leakage of a high-temperature jet of dusty gas onto an obstacle. In: Scientific Notes of Central Aerohydrodynamic Institute, 44 (6), 105–115 (in Russ.).Амелюшкин И. А. Критерии подобия и особенности обледенения тел в потоках воздуха, содержащего переохлажденные капли // Ученые записки ЦАГИ. 2023. Т. 54. № 3. C. 22–41.Boinovich, L. B., Domantovskii, A. G., Emelyanenko, A. M., Miller, A. B., Potapov, Y. F. & Khodan, A. N. (2013). Antiicing performance of superhydrophobic coatings on aluminum and stainless steel. In: Russian Chemical Bulletin, 2, 83–390 (in Russ.).Морозов М. А. Расчетно-экспериментальные исследования гидравлических характеристик трубопроводов систем теплоснабжения с учетом степени гидрофобности функциональных поверхностей: дисс. … канд. тех. наук. М., 2016. 134 с.Amelyushkin, I. A. (2023). Similarity criteria and peculiarities of ice accretion on bodies in air flows containing supercooled droplets. In: Scientific Notes of Central Aerohydrodynamic Institute, 54 (3), 22–41 (in Russ.).Stone H. A., Stroock A. D., Ajdari A. Engineering Flows in Small Devices: Microfluidics Toward a Lab-on-a-Chip // Annual Review of Fluid Mechanics. 2004. Vol. 36. P. 381–411. DOI: 10.1146/annurev.fluid.36.050802.122124.Morozov, M. A. (2016). Calculation and experimental studies of hydraulic characteristics of pipelines of heat supply systems taking into account the degree of hydrophobicity of functional surfaces [dissertation]. Moscow (in Russ.).Kai Zhang, Hui Hu. An experimental study on the transient runback characteristics of wind-driven film/rivulet flows // Physics of Fluids. 2021. Vol. 33. Iss. 11. Article: 112104. DOI: 10.1063/5.0067672.Stone, H. A., Stroock, A. D. & Ajdari, A. (2004). Engineering Flows in Small Devices: Microfluidics Toward a Lab-on-a-Chip. In: Annual Review of Fluid Mechanics, 36, 381–411. DOI: 10.1146/annurev.fluid.36.050802.122124.Ионов Б. П., Грамузов Е. М. Ледовая ходкость судов. СПб.: Судостроение, 2001. 512 с.Kai, Zhang & Hui, Hu (2021). An experimental study on the transient runback characteristics of wind-driven film/rivulet flows. In: Physics of Fluids, 33 (11), article: 112104. DOI: 10.1063/5.0067672.Aircraft Icing / eds. J. Steuernagle, K. Roy, D. Wrigh. Frederick, MD: AOPA Air Safety Foundation, 2008. 16 p. URL: https://www.aopa.org/-/media/Files/AOPA/Home/Pilot-Resources/ASI/Safety-Advisors/sa11.pdf (дата обращения: 10.02.2024).Ionov, B. P. & Gramuzov, Ye. M. (2001). Ice propulsion of ships. St. Petersburg: Sudostroyeniye publ. (in Russ.).Амелюшкин И. А., Дружинин О. В. Гидродинамические установки и моделирование сил, действующих на колесо с грунтозацепами, при его качении по воде // Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: сборник трудов XXVI Международной научно-технической конференции (Москва, 07 декабря 2022 г.). М.: Мир науки, 2022. С. 13–16.Steuernagle, J., Roy, K. & Wrigh, D., eds. (2008). Aircraft Icing. Frederick, MD: AOPA Air Safety Foundation. URL: https://www.aopa.org/-/media/Files/AOPA/Home/Pilot-Resources/ASI/Safety-Advisors/sa11.pdf (accessed: 10.02.2024).Математические модели и методы расчета процессов, сопровождающих обледенение летательного аппарата / Амелюшкин И. А., Кудров М. А., Морозов А. О., Щеглов А. С. // Труды Института системного программирования РАН. 2021. Т. 33. № 5. С. 237–248. DOI: 10.15514/ISPRAS-2021-33(5)-14.Amelyushkin, I. A. & Druzhinin, O. V. (2022). Hydrodynamic installations and modeling of forces acting on a lugged wheel when it rolls on water. In: Hydraulic machines, hydraulic drives and hydropneumatic automation: collected papers of the XXVI International scientific and technical conference (Moscow, December 7, 2022). Moscow: Mir nauki publ., pp. 13–16 (in Russ.).Амелюшкин И. А., Стасенко А. Л. Взаимодействие нанокапель аэрозольного потока с твердым телом // Наноструктуры. Математическая физика и моделирование. 2016. Т. 14. № 2. С. 5–23.Amelyushkin, I. A., Kudrov, M. A., Morozov, A. O. & Shcheglov, A. S. (2021). Mathematical models and methods of numerical investigation of processes which accompany aircraft icing. In: Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS, 33 (5), 237–248. DOI: 10.15514/ISPRAS-2021-33(5)-14 (in Russ.).Особенности формирования ледяных наростов на симметричном и несимметричном профиле и их влияние на аэродинамические характеристики крыла / Амелюшкин И. А., Павленко О. В., Февральских А. В., Багхдади М. К. // Письма в Журнал технической физики. 2023. Т. 49. № 24. С. 28–30. DOI: 10.61011/PJTF.2023.24.56867.87AAmelyushkin, I. A. & Stasenko, A. L. (2016). Interaction of aerosol flow nanodroplets with a solid body. In: Nanostruktury. Matematicheskaya fizika i modelirovaniye, 14 (2), 5–23 (in Russ.).Amelyushkin, I. A., Pavlenko, O. V., Fevralskikh, A. V. & Baghdadi, M. K. (2023). Features of the formation of ice creations on a symmetrical and asymmetrical airfoil and their influence on aerodynamic characteristic of the wing. In: Technical Physics Letters, 49 (24), 28–30. DOI: 10.61011/PJTF.2023.24.56867.87A (in Russ.).Amelyushkin, I. A., Pavlenko, O. V., Fevralskikh, A. V. & Baghdadi, M. K. (2023). Features of the formation of ice creations on a symmetrical and asymmetrical airfoil and their influence on aerodynamic characteristic of the wing. In: Technical Physics Letters, 49 (24), 28–30. DOI: 10.61011/PJTF.2023.24.56867.87A (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.