BE EN

Поиск по сайту

Авторизация

Для сотрудников ОИПИ

Для обращений

МУЗЕЙ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ СТРУКТУР: cамоорганизующиеся структуры, выявленные в ходе вычислительного эксперимента или полученные на основе аналитических моделей

English

1. Примеры образования самоорганизующихся пространственных структур в проточных частях машиностроительных конструкций и в физических устройствах

Рис. 1. Образование упорядоченной пространственной структуры в виде вихря («застойной области», в которой происходит вихреобразное движение воздушного потока) на выходе диффузора воздуховода компрессорной камеры турбокомпрессора ТКР 6.1: а) - продольное сечение, б) - поперечное сечение

Рис. 2. Формирование упорядоченных однотипных пространственных структур уплотнения в движущейся сплошной среде вблизи лопастей турбины в рабочей камере турбокомпрессора ТКР 6.1: а) скорость на входе – 20 м/с, давление на выходе – 10 Па; б) давление на входе – 100 кПа, давление на выходе – 98 кПа

Образование самоорганизующихся структур в виде вихревых зон

Рис. 3. Образование самоорганизующихся структур в виде вихревых зон в векторном поле скоростей движения пароводяных потоков в действующей конструкции микротурбины Р – 0,25 – 1,4 – 250/0,6: а) на уровне, соответствующему диаметру D₂=0,69 м (4-я ступень); б) на уровне, соответствующему диаметру D₂=0,69 м (система выхода), в) на уровне, соответствующему диаметру D₁=0,75 м (зоны утечки пара)

Образование аэродинамической особенности потока в виде плоского диполя

Рис. 4. Образование аэродинамической особенности потока в виде плоского диполя в камере компрессора (воздуховоде) турбокомпрессора ТКР 9 после проведения численного моделирования (y-проекция скорости на выходе – 45 м/с, давление на входе – 96 кПа)

Результаты образования аэродинамической ударной волны

Рис. 5. Результаты образования аэродинамической ударной волны в проточной части турбокомпрессора ТКР 6.1 при компьютерном моделировании процесса вращения турбины (скорость вращения – 90000 об./мин., входное и выходное давления – соответственно 160 кПа и 100 кПа): а), б) картины распределения давления; в), г) картины распределения скорости

Этапы вычислительного эксперимента по образованию в движущейся жидкости вихрей Тейлора

Рис. 6. Этапы вычислительного эксперимента по образованию в движущейся жидкости вихрей Тейлора (ячеек Экмана и ламинарных спиральных вихрей) в системе коаксиальных цилиндров, внутренний из которых вращается с частотой: а) n = 1 об/мин; б) n = 2 об/мин; в) n = 2.3 об/мин; г) n = 2.6 об/мин

Рис. 7a. Компьютерное моделирование процессов самоорганизации колебательных движений жидкости, приводящих к вращательному движению воды в колеблющемся баке

Рис. 7б. Временные зависимости поперечной и продольной составляющих скорости при различных уровнях заполнения резервуара:

а) одна четверть, б) половина, в) три четверти, г) полный бак (v_t– компонента скорости, перпендикулярная направлению вынуждающей силы, v_l – компонента скорости, параллельная направлению вынуждающей силы, t – время)

а)

б)

Рис. 8. Эффект сaмофокусировки: а) пучка частиц в воздушном потоке при диссипации их кинетической энергии на стенках криволинейной трубы силосопровода комбайна по результатам проведения численного эксперимента в STAR-CD (скорость частиц на входной границе v_in_(част.) = 68,3 м/с, скорость воздушного потока v_in_{(возд.поток)} = 40 м/с, плотность массы частиц ρ = 250 кг/м³); б) пучка положительных ионов в ионно-оптической системе с плазменным эмиттером на основе моделирования в разработанном программном комплексе ELIS (1 – фокусирующий электрод с радиусом апертуры 2 мм, 2 – плазма, 3 – ионный пучок, 4 – коллектор ионов с радиусом апертуры 1,5 мм, ускоряющий промежуток – 5 мм, ускоряющее напряжение – 50 кВ, концентрация плазмы – 5×10¹⁷ м^-3)

Рис. 9. Результаты компьютерного моделирования процесса взаимодействия двух солитонов кинкового типа, полученных на основе аналитического решения уравнения синус-Гордона

2. Примеры образования временных и пространственно-временных структур в пространстве состояний сложных систем

Рис. 10. Временной ряд (а) радиальной компоненты скорости аэродинамического потока в турбокомпрессоре и его аттракторное представление в пространстве состояний (б)

а)

б)

в)

Рис. 11. Синтезированный аттрактор, описывающий хаотическое течение вязкой жидкости в системе Куэтта–Тейлора в пространстве состояний:

а) странный аттрактор в пространстве состояний при значении управляющего параметра a = 15,0;

б) временные структуры, описывающие зависимости динамических переменных системы в пространстве состояний при значении управляющего параметра a = 15,0 ;

в) широкополосный спектр мощности Фурье-разложения временной зависимости динамической переменной системы при a = 15,0, показывающий, что спектр становится непрерывным в хаотическом режиме.


а) – сигнал фонемы ‘А’ белорусского языка; б) – ядро Винера первого порядка H₁[k₁] для фонемы ‘А’; c) – ядро Винера второго порядка H₂[k₁,k₂] для фонемы ‘А’.	а) – сигнал фонемы ‘С’ белорусского языка; б) – ядро Винера первого порядка H₁[k₁] для фонемы ‘С’; c) – ядро Винера второго порядка H₂[k₁,k₂] для фонемы ‘C’.

Рис. 12. Графическое представление сигналов фонем ‘A’ и ‘С’ белорусского языка


а)	б)

Рис.13a. Примеры хаотического аттрактора Чжуа (оси X-Z), реконструированного по пятистам итерациям, для различных наборов управляющих параметров (а) и (б)

Рис. 13б. Бифуркационная диаграмма – зависимость величины процесса в схеме Чжуа от управляющего параметра (обычно наблюдается хаос при α = 15.6, однако компьютерное моделирование показало наступление хаотического поведения, начиная примерно с 13.8 и заканчивая при 16.2)


а)	б)

Рис. 13в. Графики, иллюстрирующие выходные значения кубического и квадратичного членов матричного ряда в разложении векторной функции в пространстве состояний схемы Чжуа


а)	б)

Рис. 13г. Спектры мощности квазипериодического и хаотического процессов в схеме Чжуа