МЕХАНИКА МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМ
МЕХАНИКА МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМ, раздел механики сплошных сред, изучающий макроскопич. движение смесей газообразных, жидких и тв. сред в разл. физ. условиях. Многофазные (неоднородные или гетерогенные) системы — это концептуальный образ макроскопич. природных объектов и объектов искусств. происхождения, поведение к‑рых зависит от микроскопич. эффектов и структурных параметров. Многофазность характеризуется наличием границ раздела фаз, свойства последних обусловливают динамич. поведение системы.
К многофазным системам относят аэрозоли, суспензии, эмульсии, жидкости с пузырьками газа, композиционные материалы, насыщенные жидкостью и (или) газом пористые среды (грунты). Матем. модели М.м.с. основаны на аксиоматике механики сплошных сред и на гипотезах: размеры неоднородностей в смеси существенно превышают молекулярно-кинетич. размеры и во много раз меньше расстояний, на к‑рых осреднённые параметры смеси меняются более чем на порядок.
В Башкортостане иссл. в области М.м.с. ведутся в Ин‑те механики, БГУ (в т.ч. в Бирском и Стерлитамакском филиалах), ИПТЭР, ИНХП. Фундам. основы механики многофазных сред заложены в работах Р.И.Нигматулина: на основе пространственного осреднения для описания многофазного многоскоростного континуума выведены математически обоснованные ур-ния М.м.с. и выделена совокупность физ. величин, определяющих характер межфазных взаимодействий. Нигматулиным совм. с А.А.Губайдуллиным, Н.А.Гумеровым, А.Г.Кутушевым, В.Ш.Шагаповым решён комплекс вопросов по влиянию межфазного теплообмена на характер распространения акустич. возмущений и ударных волн в пузырьковых средах, получено теоретич. обоснование эффектов усиления волн и аномального распространения звука в тумане; с Шагаповым, Г.Г.Валявиным и др. создана матем. модель трубчатой печи установки замедленного коксования; с И.Ш.Ахатовым — теория перехода конвективного горения пористых и порошкообразных взрывчатых веществ в детонацию и исследована структура детонационных волн в гетерогенных средах. Построены асимптотич. теория модуляционной устойчивости и взаимодействия волн в моно- и полидисперсных газовзвесях и пузырьковых жидкостях (Гумеров), матем. модель самоорганизации пузырьковых кластеров при воздействии интенсивных акустич. полей (Ахатов).
На основе иссл. распространения ударных волн в тв. телах с фазовыми превращениями Н.Х.Ахмадеевым, Н.А.Ахметовой и Р.Х.Болотновой определены условия откольного разрушения материалов при разл. способах импульсного нагружения; С.Ф.Урманчеевым и Губайдуллиным развита теория распространения волн давления и ударных волн в насыщенных пористых средах, выведены дисперсионные соотношения, получена оценка для скоростей распространения волн первого и второго рода, в частном случае соотв. теории Френкеля-Био, установлены закономерности волновых течений в пористых средах, насыщенных газом, жидкостью и жидкостью с пузырьками газа (совм. с С.В.Лукиным), изучено влияние сил межфазного взаимодействия на эволюцию волн первого и второго рода и описано различие в механизме их затухания.
Шагаповым разработаны теоретич. основы акустич. зондирования призабойной зоны нефт. и газовых пластов; исследованы технол. схемы для извлечения углеводородного сырья из состава газогидратных массивов, находящихся на дне Мирового океана; им же совм. с М.Н.Галимзяновым, И.К.Гималтдиновым, Н.К.Вахитовой установлен механизм возникновения и распространения детонац. волн в пузырьковых жидкостях с химически активной смесью газов, с И.М.Баяновым решён цикл задач по вопросам взрыво- и пожаробезопасности двухфазных углеводородных смесей при залповых выбросах в атмосферу.
При иссл. течений высококонцентрир. обратных водонефт. эмульсий в микроканалах и сложных капиллярных структурах А.Т.Ахметовым совм. с А.Г.Телиным впервые обнаружен эффект динамич. запирания, приводящий к резкому (в десятки тысяч раз) уменьшению расхода дисперсий жидкость-жидкость (микрокапли одной жидкости в др.) в микроканалах; эффект позволяет ввести новые принципы для разработки потокоотклоняющих технологий в нефтедобыче; Ахметов с К.М.Фёдоровым провели иссл. многофазной фильтрации при мицеллярно-полимерном заводнении нефт. пластов.
Создана теория взаимодействия многофазных и многокомпонентных систем, в т.ч. пористых сред, содержащих углеводороды, с эл.-магн. полем; разработаны принципы интенсификации процессов тепломассопереноса и извлечения высоковязких углеводородов с использованием высоко- и сверхвысокочастотного эл.-магн. излучений (А.Д.Галимбеков, Л.А.Ковалёва, Ф.Л.Саяхов, И.Л.Хабибуллин). На основе матем. моделей неизотермич. многофазной фильтрации с фазовыми переходами и обобщения данных эксперим. и промысловых иссл. разработаны методики решения нефтепромысловых задач (Р.А.Валиуллин, А.Ш.Рамазанов, Р.Ф.Шарафутдинов).
Лит.: Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М., 1978; его же. Динамика многофазных сред: в 2 ч. М., 1987.
С.Ф.Урманчеев
