Л. Ю. Антипина1, Ф. Н. Томилин2, Е. С. Высоцкий3, С. Г. Овчинников1 1 Учреждение Российской академии наук Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН Сибирский аэрокосмический университет 2 Учреждение Российской академии наук Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН 3 Учреждение Российской академии наук Институт биофизики СО РАН antipinalyu@gmail.com
Ключевые слова: целентеразин, 2-гидроперокси-целентеразин, Obelia longissima, Renilla muelleri
Страницы: 900-905
Са2+-регулируемый фотопротеин обелин определяет свечение морского гидроида Obelia longissima. Биолюминесценция инициируется кальцием и возникает вследствие окислительного декарбоксилирования связанного с белком субстрата целентеразина. Люцифераза светящегося морского коралла Renilla muelleri (RM) также использует целентеразин в качестве субстрата. Однако в биолюминесценцию этих животных in vivo вовлечено три белка: люцифераза, зеленый флуоресцентный белок и Са2+-регулируемый целентеразин-связывающий белок (coelenterazine-binding protein (СВР)). Фактически, ″субстратом″ люциферазы RM в биолюминесцентной реакции in vivo является CBP, содержащий одну молекулу прочно связанного целентеразина. Целентеразин становится доступным для реакции с люциферазой и кислорода только после связывания с CBP ионов кальция. В отличие от Са2+-регулируемых фотопротеинов в молекуле CBP не происходит активации кислородом молекулы целентеразина. В работе с помощью квантово-химических методов исследовано поведение субстратов в данных белках. Показано, что целентеразин может образовывать различные таутомерные формы - CLZ(2H) и CLZ(7H). Исследован механизм образования 2-гидроперокси-целентеразина. Согласно полученным данным эти белки используют для реакции различные формы субстратов: в обелине субстрат находится в форме CLZ(2H), из которой и происходит образование гидроперекиси. В RM целентеразин находится в форме CLZ(7H), и поэтому активации кислородом в CBP не происходит.
W. Forner, H.M. Badawi
Department of Chemistry, King Fahd University of Petroleum & Minerals (KFUPM) forner@kfupm.edu.sa
Ключевые слова: DFT and MP2 calculations, normal coordinate analyses, vibrational spectra and assignments, phenylphosphonic acid, phenylthiophosphonic acid
Страницы: 487-494
The structures and conformational stabilities of phenylphosphonic and phenylthiophosphonic acids are investigated using calculations mostly at the DFT/6-311G** level and ab initio ones at the MP2/6-311G** level (no frequency calculations in the latter case), because we know from our previous results that the addition of diffuse functions to a valence triple zeta basis with polarization functions might lead to an unbalanced basis set. Further, the experience tells that for large energy differences between conformers, DFT works very well. From the calculations the molecules are predicted to exist in a conformational equilibrium consisting of two non (near)-planar conformers that are identical by symmetry. Interestingly, in the internal rotation potential functions the planar conformer appears to be a stable minimum (also optimization converges to planar), however the vibrational frequencies were computed and the planar conformer exhibited an imaginary one, indicating that it is a maximum with respect to one of the internal coordinates. Only optimization without any restrictions and starting from a non (near)-planar structure converged to a real minimum with a non (near)-planar geometry. In the minimum structure, vibrational infrared and Raman spectra are calculated and those for phenylphosphonic acid are compared to experimental ones, showing satisfactory agreement. The rather low intensity of the OH bands in the experimental infrared spectrum (as compared to normal organic acids) indicates rather weak hydrogen bonding with at most dimers present. Normal coordinate calculations are carried out and potential energy distributions are calculated for the molecules in the non (near)-planar conformations providing a complete assignment of the vibrational modes to atomic motions in the molecules. From the rather low rotational barriers we conclude, in agreement with the results from the literature (for other P=O compounds) based on localized orbitals, that conjugation effects are absent - or at least negligible - as compared to electrostatic and steric ones.
Т. А. Большова, О. П. Коробейничев, Д. А. Князьков, А. Г. Шмаков, А. А. Чернов, С. А. Якимов
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск, bolshova@kinetics.nsc.ru
Страницы: 42-49
Экспериментально и методом численного моделирования исследовался нижний концентрационный предел распространения пламени углеводородовоздушных смесей. Моделирование с использованием детального механизма химических реакций показало, что результаты расчетов с хорошей точностью описывают данные экспериментов по влиянию паров воды на бедный концентрационный предел горения смеси углеводородов с воздухом. Наличие паров воды в малых концентрациях в исходной смеси не влияет на нижний концентрационный предел распространения пламени, в то же время существенно меняет скорость свободного распространения пламени.
Подтверждена возможность улучшения процесса воспламенения топливовоздушной смеси при оптимальном профилировании поверхности стенки, на которую падает струя. Показано также, что снижение предельной температуры и периода воспламенения приводит, в свою очередь, к повышению полноты сгорания топлива, благодаря чему обеспечивается более быстрый выход двигателя на устойчивый режим работы при пуске. В условиях, соответствующих номинальному режиму работы дизеля, эффект вторичного смесеобразования перестает оказывать активное влияние на процессы воспламенения и сгорания.
Выполнен обзор исследований по восстановлению констант скоростей реакций неравновесных процессов из баллистических экспериментов. Представлены полученные авторами константы диссоциативной рекомбинации в воздухе, азоте, аргоне, криптоне и ксеноне, а также константы тройной рекомбинации Al+ и константы прилипания для окислов алюминия.
В. И. Быков, Е. П. Волокитин*, С. А. Тресков*
"Вычислительный центр СО РАН, 660036 Красноярск *Институт математики СО РАН, 630090 Новосибирск"
Страницы: 61-69
На основе методов теории бифуркаций проведен параметрический анализ модели Зельдовича–Семенова, описывающей динамику одной экзотермической реакции в реакторе идеального смешения. В процессе анализа получены бифуркационные диаграммы, которые не были обнаружены в предыдущих исследованиях.
Описаны эксперименты по дефлаграции в негерметичном сосуде объемом 11 м3 с внутренними препятствиями в виде набора решеток из металлических стержней. Приведены экспериментальные и расчетные зависимости изменения давления взрыва от времени. Определено влияние параметров решеток (диаметра стержня и размера ячейки, проемности и числа решеток, расстояния между решетками и порядка их расположения) на динамику взрыва и степень турбулизации горения внутри сосуда. Впервые получены количественные данные по степени турбулизации горения в сосуде большого объема с препятствиями в виде набора решеток, которые в ряде случаев существенно превышают полученные ранее значения фактора турбулизации. Показано, что в соответствии с теоретическими предсказаниями максимальное давление взрыва коррелирует не просто со значением фактора турбулизации, а с отношением фактора турбулизации к коэффициенту расхода. Предложена формула для расчета этого отношения.
Предлагается двумерная математическая модель фильтрационного горения слоя шихты в СВС-реакторе, в которой учитывается изменение температуры и давления газа в реакторе в ходе синтеза. Для кинетического режима горения построено приближенное аналитическое решение, которое удовлетворительно согласуется с результатами численного расчета. Показано, что прогрев газа в объеме реактора может приводить к ускорению распространения фронта реакции, а момент достижения максимального давления в реакторе (по которому на практике судят об окончании синтеза) может не совпадать с окончанием горения.
Н. А. Славинская, Р. Пайн*, В. А. Залож**
"Институт высоких температур, 127412 Москва *DLR Forschungszentrum Lampoldshausen, Hauptabteilung Raumfahrtantriebe **Технический университет Молдовы, 277012 Кишинев"
Страницы: 28-35
На основе разработанной ранее методики квазигомогенного описания гетерогенно-гомогенных процессов уточнены свойства кинетической модели горения бора в сухом воздухе. Показано поведение неравновесных термодинамических долей элементарных стадий механизма в широком интервале изменения параметров процесса. Подтверждена возможность использования неравновесных термодинамических долей для определения режимов горения, значимости элементарных реакций, редуцирования механизма и построения на его основе анализа чувствительности. Определены границы и возможности применения модели на данном этапе ее построения. Полученные результаты численного моделирования адекватны экспериментальным данным. Не выявлено сколько-нибудь заметных нестандартных изменений в поведении кинетических кривых, связанных с вариацией параметров.
Ю. А. Носков
Институт систематики и экологии животных СО РАН yuranoskov@mail.ru
Ключевые слова: эсфенвалерат, зоопланктон, D. magna, токсичность, распределение чувствительности видов
Страницы: 497-503
Проведено исследование чувствительности семи видов зоопланктона к инсектициду cумицидин-альфа: Daphnia magnа, D. longispiа, D. pulex, Simocephalus vetulus, Scaрholeberis mucronаta, Eudiaptomus graciloides, Cyclops strenuus. Определены значения ЛК50 при экспозиции 24 ч. Наиболее чувствительными оказались ветвистоусые рачки Daphnia pulex и D. longispinа, наименее - представители природной популяции Daphnia magna. Приведены данные по распределению чувствительности видов зоопланктона и рассчитаны концентрации, потенциально опасные для 5 и 50 % видов в сообществе.
Выполнен сейсмостратиграфический анализ палеогеновых отложений Северо-Восточного Устюрта. Выделено четыре сейсмостратиграфических комплекса: палеоцен-ипрский, лютет-бартонский (тасаранский), бартон-приабонский (саксаульско-чеганский) и олигоценовый. Впервые установлено клиноформенное строение тасаранского и саксаульско-чеганского комплексов. Это объясняет различные представления о возрасте комплексов. Сейсмостратиграфический анализ должен стать неотъемлемой частью стратиграфических исследований, что существенно повысит надежность корреляции разрезов.
Построено решение гидродинамической задачи о движении идеальной несжимаемой жидкости в вихревом слое конечной толщины. В предельном случае (бесконечно тонкий слой) этот слой переходит в вихревую поверхность. Для предельных значений вектора скорости жидкости при подходе к этой поверхности получены формулы, обобщающие на трехмерное пространство формулы Сохоцкого—Племеля для сингулярного интеграла типа интеграла Коши. На основе этих формул и предложенного способа моделирования крыла конечной толщины замкнутой вихревой поверхностью выведены три интегральных уравнения. Показано, что в случае бесконечно тонкого крыла остается только одно уравнение, соответствующее условию непротекания жидкости через поверхность крыла.
В работе представлено аналитическое решение задачи о зажигании топлива лучистым потоком в сопряженной постановке. Модель обобщает и дополняет полученные ранее результаты. Рассмотрены случаи зажигания через абсолютно прозрачную и абсолютно непрозрачную преграды. Получены приближенные формулы для оценки времени и температуры подключения химической реакции и времени и температуры срыва квазистационарного равновесия в различных предельных случаях. Даны оценки влияния теплоотдачи в окружающую среду по кондуктивному механизму на характеристики зажигания. Проведено сопоставление характеристик зажигания топлива и преграды
Получены аналитические соотношения, позволяющие с высокой точностью построить распределения всех параметров в области течения при одномерной дефлаграции газовых смесей с произвольной скоростью распространения фронта пламени вплоть до режима нормальной детонации.
Исследованы критические условия самовоспламенения под действием света постоянной интенсивности на примере реакции взрывного разложения озона. Получены Р &mdash: Т-диаграммы самовоспламенения при различной интенсивности света. Для взрывного разложения озона характерна двустадийностъ процесса. Первая стадия отвечает фотохимической реакции, и ее протекание поддерживается действием света, вторая стадия — «темновому» протеканию реакции. При фотохимическом воспламенении наблюдаются высокие предвзрывные разогревы, превышающие характеристический интервал RT02/E.
Исследованы предельные условия стационарного горения азидоэтанола при пониженных давлениях в воздушной среде в нетермостатируемых трубках. Показано, что в результате подвода тепла по стенкам трубки из зоны разложения к к-фазе горение азидоэтанола переходит в пульсационный режим. Экспериментально и теоретически определены предельные условия перехода нормального горения в пульсационный режим.
Представлены результаты экспериментального исследования разгона сферических инертных частиц (диаметром 30–170 мкм) газовой детонацией в трубах с насадками. Показано, что применение расширяющихся насадков приводит к увеличению скорости частиц до 40%. Для получения фоторазверток движения частиц применялась лазерная визуализация.
На основе уравнения баланса совместной плотности распределения вероятности температуры, радиуса частицы бора и толщины оксидной пленки на ее поверхности разработана модель распространения турбулентного пламени в боровоздушной смеси с учетом кинетического и диффузионного механизмов реагирования компонентов, полидисперсного распределения частиц по размеру, а также кондуктивного и радиационного теплообменов между свежей аэровзвесъю и продуктами сгорания. Исследовано влияние начальных значений радиуса частиц, их массовой концентрации и коэффициента турбулентной диффузии на скорость распространения пламени, а также на пульсации температуры, радиуса частиц, толщины оксидной пленки, и показано изменение коэффициентов корреляции указанных параметров в процессе воспламенения и горения аэровзвеси. Расчетами установлено наличие качественных и количественных различий в распространении пламени в моно- и полидисперсных системах, касающихся скорости и макроструктуры фронта пламени, теплового и скоростного состояний аэровзвеси, а также ее пульсационных и корреляционных характеристик.
Выявлены источники и ограничивающие факторы развития, связанные с урбанизацией, рассмотрены мировые тенденции и особенности России. Проведен эмпирический анализ связи экономического роста и урбанизации на основе данных для субъектов Российской Федерации. Результаты оценок показали, что российская экономика не исчерпала ресурсы урбанизации, но эффекты крупных городов небольшие.
Предлагаются математическая модель и метод расчета аэродинамики, горения и теплообмена в топках паровых котлов, работающих на пылеугольном топливе. Проведенные численные расчеты и сравнения с экспериментальными данными показали ее адекватность рассматриваемым процессам.
Сопоставлены результаты расчетов ряда одномерных автомодельных задач по взаимодействию ударных волн с водяной пеной, полученные по ячеечной модели, в которой использовано представление: о пене как среде с ячеистой структурой, непроницаемой для газа, а также в рамках односкоростной модели многокомпонентной среды (равновесная модель). Показана необходимость учета пульсаций пузырей пены, возбуждаемых ударной волной.
Разработан механизм возбуждения длинноволновых акустических возмущений, генерируемых в атмосфере большими пожарами. Сформулирована, математическая модель явления Полученное решение качественно объясняет и количественно описывает акустические эффекты, экспериментально зарегистрированные на больших расстояниях от мощных пожаров, что позволяет проводить диагностику больших пожаров по барографическим записям волн давления на земле. Найден коэффициент излучения акустической энергии.
Д. А. Ягодников, А. В. Воронецкий, В. И. Лапицкий
"Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, 107005 Москва"
Страницы: 23-31
Проведены измерения скорости распространения пламени по аэровзвеси порошкообразного алюминия марки АСД-1 в диапазоне давлений 0,1–0,05 МПа и при различных соотношениях компонентов, соответствующих избытку горючего. Установлено линейное уменьшение скорости пламени при снижении давления. Показано, что наиболее чувствительным к изменению давления является процесс горения алюминиево-воздушной смеси. С помощью спектрозональной киносъемки и оптико-электронной дешифровки изображений получены поля температур во фронте пламени переобогащенной аэровзвеси и зарегистрировано образование вихревых структур, обусловленных гидродинамическим взаимодействием процессов оседания частиц, формирования и распространения поверхности горения.
Изучено влияние неорганических и органических катализаторов на горение бихромата аммония в диапазоне давлений 1-1000 атм. Показано, что максимальное каталитическое действие добавок проявляется при атмосферном давлении, при этом скорость горения для наиболее эффективных добавок увеличивается в 4–5 раз. Проведено сопоставление влияния одних и тех же добавок на горение других солей аммония, изученных ранее.
Abdul Ghaffar1, Masaaki Tabata2, Farhana Mazher3, Azhar Mashiatullah1 1 IAD, Pakistan Institute of Nuclear Science & Technology 2 Faculty of Science and Engineering, Saga University 3 Lahore Women Collage University ghaffargreat@yahoo.com
Ключевые слова: activated carbon, catalysis, water/organic solvent mixture, temperature
Страницы: 495-499
Activated carbon was for the first time used as catalytic substrate in dechlorination process and a significant dechlorination (79 %) of most persistent 2,4,5- trichlorobiphenyl was achieved at 110 oC in water/isopropanol solvent by applying reducing media. It was observed that carbon particles played a catalytic role to enhance the dechlorination process through substitution reactions and by suppressing further chlorination in reaction mixture. Dechlorination at the ortho position of biphenyl was clearly preceded through substitution reaction by hydroxyl and thiol ions. Moreover, in the absence of activated carbon, dechlorination was decreased and substituted products did not observed.
А. Е. Сидоров, В. Г. Шевчук
Институт горения и нетрадиционных технологий Одесского национального университета им. И. И. Мечникова, 65026 Одесса, Украина, incomb@ukr.net
Страницы: 24-28
Представлена простая кондуктивная модель ламинарного пламени в мелкодисперсных пылях, частицы которых горят в диффузионном режиме. В основу модели положено предположение о широких зонах горения в пылях, так что основной вклад в формирование теплового потока в предпламенную зону вносит тепло, выделяющееся на горящих частицах вблизи границы зоны горения и предпламенной зоны. Показано, что нормальная скорость пламени возрастает с уменьшением размера частиц и увеличением концентрации горючего и окислителя. Максимальные скорости достигаются при условии равенства объемных теплоемкостей твердой и газовой фаз, что соответствует концентрации горючего, в несколько раз превышающей ее стехиометрическое значение. Результаты расчетов подтверждены экспериментальными данными по зависимости нормальной скорости пламени от концентрации горючего для газовзвесей магния, алюминия, циркония, железа и бора.
Проведено исследование трехмерной нестационарной задачи о гидроупругом поведении плавающей бесконечной пластины под воздействием волн, генерируемых при горизонтальном прямолинейном движении тонкого твердого тела в жидкости бесконечной глубины. На основе известного решения для нестационарного движения точечного источника массы в бесконечно глубокой жидкости под плавающей пластиной найдено аналитическое решение задачи. Получены асимптотические формулы, моделирующие движение твердого тонкого тела в жидкости путем замены этого тела системой источник — сток. На основе полученных формул численно анализируется влияние толщины пластины, глубины погружения тела, его размеров и скорости равномерного движения на амплитуду прогибов плавающей пластины. Проведено модельное экспериментальное исследование движения подводного судна под неразрушаемой пластиной. Показано, что теоретические и экспериментальные данные хорошо согласуются.
В. В. Шумский, М. И. Ярославцев
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск shumsky@itam.nsc.ru
Страницы: 28-37
Разработаны методика и система отбора пробы химически активного газа из гиперзвукового потока с высокими параметрами торможения. Приведены результаты экспериментального исследования состава рабочего тела на срезе сопла импульсной аэродинамической трубы ИТ-302М ИТПМ СО РАН. При нагреве в форкамере установки воздуха до 3000 К только за счет электрической дуги объемная концентрация кислорода в рабочей части установки уменьшается с 21 до 18%, что в ряде испытаний газодинамических моделей с горением может потребовать введения в форкамеру кислорода, компенсирующего его уменьшение. При использовании, наряду с электрической дугой, водорода с целью увеличения энергетики установки определена степень завершения в форкамере реакции сгорания водорода с воздухом. При минимально возможном для установки ИТ-302М вкладе электрической энергии (из условий обеспечения стабильности горения дуги) полнота сгорания водорода составляет ≈0.9 для очень бедных водородовоздушных смесей, в которых концентрация водорода значительно ниже концентрационных пределов воспламенения при нормальных условиях. Полнота сгорания быстро приближается к единице при росте концентрации водорода в форкамере и увеличении вклада электрической энергии.
Экспериментально изучено влияние постоянного и переменного электрического поля на концентрационные пределы распространения пламени пропана в воздухе в вертикальной трубе с закрытым нижним и открытым верхним концом. Найдено, что пределы при распространении пламени снизу вверх и нижний предел при распространении пламени сверху вниз не изменяются при наложении электрического поля. Дана качественная интерпретация полученных результатов.
Рассмотрен температурный режим при воспламенении смесей дихлорметана и хлора под действием света ртутной лампы. В смесях с концентрацией дихлорметана меньше нижнего концентрационного предела воспламенения реакция протекает в неизотермическом режиме со значительным разогревом смеси. При большей концентрации дихлорметана реакция имеет взрывной характер, смесь воспламеняется. Исследовано ингибирование процесса фотовоспламенения кислородом. Показано, что для описания процесса фотовоспламенения в начальный период можно использовать уравнение для скорости реакции, полученное в предположении квазистационарности активных частиц.
На основе представлений механики гетерогенных сред построена двухтемпературная и двухскоростная модель горения пористых металлических образцов, учитывающая макроструктурные превращения, связанные с различием плотностей металла и продукта, жидкофазным спеканием и действием фильтрующегося в порах газа. Анализируется влияние каждого из указанных факторов в предельном случае межфазного теплообмена. Получены выражения для оценки макроструктурных изменений и скорости горения.
Теоретически показано, что существует стационарный самоподдерживающийся режим распространения конвективного фронта пламени в канальных и пористых топливах. Наличие специфической структуры зоны горения приводит к появлению качественно нового режима распространения — дозвукового относительно конденсированной фазы и сверхзвукового относительно газовой фазы перед фронтом. При этом конечные состояния продуктов реакции расположены на ветви детонационной адиабаты, отвечающей слабой детонации. Показано, что скорость волны при постоянных средней плотности и теплопроводности топлива переменна и может регулироваться выбором размеров индивидуальных каналов.
В рамках постановки задачи о воспламенении мелких частиц, диспергированных в атмосфере, путем подрыва центрального заряда (ТНТ) анализируются данные расчетов. В качестве уравнения состояния продуктов детонации используется предложенное В. Ф. Куропатенко, воздуха — В. И. Охитиным, В. В. Кореньковым. Аналогично ранее рассмотренному автомодельному случаю определены три типа динамики частиц, зафиксировано пересечение крупными частицами лидирующей ударной волны. Показана немонотонность воспламенения частиц в реальной затухающей ударной волне.
Приведены результаты экспериментального исследования горения Н2 и теплоотвода в кольцевом канале, имитирующем входное устройство и камеру сгорания прямоточного ВРД при сверхзвуковой скорости обтекания. Получена область устойчивой работы входного устройства и камеры сгорания при различном распределении топлива по поясам подачи. Определены уровень теплоотвода в стенки канала и эффективность горения при варьировании потока в канале.
Рассчитана скорость горения одиночной частицы и монодисперсной системы угольных частиц в условиях, когда скорость горения лимитируется диффузией. Исследовано влияние отличия формы частиц от сферической на скорость их горения. Показано, что для частиц, форма которых соответствует вытянутому или сплюснутому сфероиду, отношение полуосей сфероида не меняется в процессе горения. Экспериментально исследовано высокотемпературное горение дисперсных частиц угля. Отмечается согласие результатов теоретического и экспериментального исследований по эволюции формы угольных частиц в процессе высокотемпературного горения.
Предложены аналитические зависимости для описания экспериментальных данных о скорости горения пороха Н в широком диапазоне давлений и начальных температур. Полученные соотношения с высокой точностью передают зависимость термического и барического коэффициентов скорости горения от давления и начальной температуры.
Описан комплекс спектрорадиометрической аппаратуры, позволяющей определить изменение излучения объектов по длинам волн, во времени и пространственным координатам. Приведены результаты определения линейной скорости горения древесины, температуры и концентрации в пламени сажи, а также некоторых других параметров горения древесины.
Исследовано влияние акустических полей на процесс фильтрационного горения титана и ниобия в азоте. Показаны основные эффекты воздействия на характер и скорость распространения волны горения, глубину азотирования прессовок тугоплавкого металла.
Получено приближенное решение задачи о воспламенении металлических частиц в газе, математическая постановка которой осложнена наличием нелинейного кинетического закона окисления металла. Дается аналитическое выражение для задержки воспламенения, структурно подобное полуэмпирической зависимости Фридмана — Мачека. Численные расчеты хорошо согласуются с аналитическим решением.
В работе показано, что при диффузионном горении турбулентных недорасширенных газовых струй геометрические размеры факела непосредственно связаны с расходом газа. Предложена методика оценки расхода мощных горящих газовых фонтанов, возникающих при авариях на скважинах, по высоте диффузионного факела.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
