No abstract

Рассмотрена разработка эффективного спектрального алгоритма Галеркина для эллиптических задач. В качестве приложения описанного метода рассмотрена задача устойчивости параллельного дисперсного течения. Интерес к высокоэффективным спектральным алгоритмам обусловлен современными расширениями промышленных языков программирования (например, C++14), которые п редоставляют средства для создания высокопродуктивного и надежного параллельного кода. Изучение движения сред с особыми свойствами является одной из актуальных задач вычислительной и математической гидродинамики, в частности, исследование свойств линейных операторов динамических систем. Для разработки алгоритма применяются линейные комбинации полиномов Лежандра. Показано, что спектральные коэффициенты основных дифференциальных операторов могут быть рассчитаны по явным алгебраическим формулам. Приводится сравнение точности алгоритма с другими методами. Проанализирован спектр устойчивости течения Куэтта-Пуазейля дисперсной смеси. Установлена форма достаточных условий устойчивости. Численно обнаружены области метастабильности для дисперсных течений.

Представлен анализ достаточных условий гидродинамической устойчивости конвективных дисперсных течений. Актуальность подобного рода исследований обусловлена необходимостью проанализировать влияние неоднородностей, добавок или осложняющих факторов на характеристики тепломассопереноса. В частности, широко распространены в природе и технических приложениях течения двухфазных систем. Установлены достаточные условия устойчивости дисперсного течения в аналитической форме. Приведено качественное теоретическое объяснение эффекта, проявляющегося в повышении порога устойчивости для определенных значений степени дисперсности примеси. Данный эффект наблюдался ранее другими авторами с помощью численного эксперимента. Установлена явная форма зависимости критического числа Грасгофа от величины степени дисперсности примеси. Достаточные условия сформулированы в виде вариационного неравенства, свойства которого также детально обсуждаются. Установлено, что зависимость характеристик устойчивости (число Грасгофа) имеет выраженный резонансный характер, а в резонансной области порог устойчивости может повышаться в несколько раз.Ключевые слова: дисперсное течение, конвективное течение, число Грасгофа, достаточные условия устойчивости, гидродинамическая устойчивость. This paper is concerned with an analysis of sufficient conditions of hydrodynamic stability of convective disperse flows. The applicability of this kind of researches is raised with an obvious need to consider the influence of nonhomogeneous effects or flow complications on heat-mass transfer characteristics. In particular, flows of two-phase systems are common in nature and technical applications. The sufficient conditions of disperse flow stability are analytically defined. The qualitative theoretical explanation of an effect dealing with sufficient flow stabilization at certain values of dispersion degree is presented. This effect was observed earlier in numerical experiments. The analytical form of dependency of the critical Grashof number versus dispersion degree value is obtained. The sufficient conditions are formulated as a variational inequality, properties of which are thoroughly discussed. It is found that the form of dependency of stability characteristics (Grashof number) has regions corresponding to resonant behavior of fluctuation energy dissipation, and the sufficient stabilization is observed.

No abstract