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.
А. М. Андриевский
Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" ShebanGV@yandex.ru
Ключевые слова: бромирование, ароматические соединения, динитробензолы, бром, азотная кислота
Страницы: 633-636
Предложен простой метод бромирования с хорошим выходом сильно дезактивированных ароматических соединений, таких как 1,3-динитробензолы и полициклические нитросоединения. Предложенный метод основан на действии брома в серной кислоте в присутствии азотной кислоты. Стехиометрия реакции соответствует расходу 0.5 моль брома и 0.5 моль азотной кислоты на 1 моль ароматического субстрата. Обсуждается природа бромирующего агента.
Методом залечивания трещин в кварце при температуре 700°С и давлении 1, 2 и 3 кбар из NaF-содержащих растворов получены флюидные включения. Водные растворы NaF принадлежат к системам P-Q типа. Для них характерно наличие двух стабильных и одной метастабильной области несмесимости. Изучение включений показало, что флюид при указанных условиях существовал в гетерогенном состоянии. Наименее плотная фаза, зафиксированная в двухфазных включениях с наибольшим объемом пузырька пара, является недосыщенным водным раствором. Содержание соли в ней указывает на химическое взаимодействие раствора фторида натрия с кварцем, что привело к изменению компонентного состава системы. Во включениях, содержащих высоковязкую жидкость, при повышении температуры происходит расслоение жидкости. Новая фаза появляется или вокруг пузырька пара, или у стенок. При Р = 3 кбар получен еще один тип включений со стеклообразной фазой, поведение которой при нагревании аномально. Фазовые изменения в таких включениях можно расшифровать только предположительно. На основании полученных данных делается вывод о существовании квазиполимерных соединений с участием гидросиликатов натрия, в которых часть OH- групп замещена F- ионом. Рассмотрены варианты применения полученных результатов при изучении природных процессов с участием флюидов, принадлежащих к системам P-Q типа.
Л. Т. Крупская1, В. П. Зверева2 1 Институт горного дела ДВО РАН 2 Дальневосточный геологический институт ДВО РАН eco@igd.khv.ru, zvereva@fegi.ru
Ключевые слова: объекты окружающей среды, отходы, техногенное загрязнение, биоиндикаторы
Страницы: 797-803
Представлена оценка влияния отходов переработки оловорудного сырья на объекты окружающей среды и предложены мероприятия, направленные на обеспечение экологической и социальной безопасности.
А. Л. Казаков, А. А. Лемперт
Институт динамики систем и теории управления СО РАН kazakov@icc.ru, lempert@icc.ru
Ключевые слова: газовая динамика, ударная волна, краевая
задача, теорема существования,
разностная схема
Страницы: 30-40
Для двух обобщенных задач Коши с условиями на двух поверхностях доказаны теоремы существования и единственности решений в классе аналитических функций. С использованием доказанных теорем для численного решения задач строятся неявные разностные схемы. Создана программа, выполнены соответствующие численные расчеты.
А. Л. Тукмаков
Институт механики и машиностроения Казанского научного центра РАН tukmakov@mail.knc.ru
Ключевые слова: акустический резонатор, газовзвесь,
уравнения Навье - Стокса, явная схема
Мак-Кормака, нелинейные и разрывные
колебания, узлы и пучности стоячей волны
скорости
Страницы: 36-43
Изложена методика численного исследования динамики монодисперсной газовзвеси в нелинейном волновом поле акустического резонатора, для описания которой используется модель двухтемпературной двухскоростной среды без учета фазовых переходов, столкновений частиц и возможной коагуляции. Считается, что вязкостью обладает только несущая среда, описываемая системой уравнений Навье - Стокса для сжимаемого газа. Дисперсная фаза описывается уравнениями сохранения массы, компонент вектора импульса и внутренней энергии. Для получения монотонного решения система уравнений, описывающая движение несущей среды и дисперсной фазы в обобщенных подвижных координатах, решается с использованием явного метода Мак-Кормака с расщеплением по пространственным направлениям и консервативной схемы коррекции. Метод может быть применен при исследовании нелинейных колебаний двухфазной смеси в окрестности первых трех собственных частот в плоском канале.
В. И. Букреев, Н. В. Гаврилов, А. В. Чеботников
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН bukreev@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: немонотонная зависимость плотности воды
от температуры, свободная конвекция,
линейный источник тепла
Страницы: 31-39
Приведены результаты экспериментальных исследований свободной конвекции от нагретой проволоки в воде для двух случаев: когда температура воды больше и меньше температуры, при которой вода имеет максимальную плотность. Показано, что в первом случае образующаяся при нагреве конвективная струя поднимается, достигая свободной поверхности. Во втором случае высота подъема конвективной струи ограничена, вследствие того что в головной части струи вода приобретает максимальную плотность и становится тяжелее окружающей воды.
А. А. Битюрин
Ульяновский государственный технический университет denjgy0706@yandex.ru
Ключевые слова: стержневые системы, продольный удар,
критические скорости, устойчивое состояние
Страницы: 36-42
Моделируется продольный упругий центральный удар системы однородного и ступенчатого стержней о жесткую преграду с помощью точного аналитического решения волнового дифференциального уравнения методом Даламбера с заданием необходимых начальных и граничных условий. С использованием формулы Эйлера получено аналитическое выражение для расчета критической скорости, при которой происходит потеря устойчивости стержневой системы.
М. А. Гузев
Институт прикладной математики ДВО РАН guzev@iam.dvo.ru
Ключевые слова: внутренние напряжения, дефекты,
несовместность, тензор Римана
Страницы: 39-48
Рассматривается неевклидова модель сплошной среды, для которой структура дефектов в материале характеризуется с помощью внутренней метрики и скалярной кривизны. Показано, что безвихревое поле перемещений для точек данной среды складывается из упругих перемещений (в отсутствие дефектов) и поля, характеризующего отличие внутренней геометрии модели от евклидовой геометрии. Соответствующие компоненты внутренних напряжений являются суммой упругих напряжений и самоуравновешенных напряжений, определяемых скалярной кривизной. Построено точное решение для вихревого поля дислокаций, сформулированы условия существования в материале ненулевого поля напряжений, параметризуемого скалярной кривизной, в отсутствие внешних сил.
В. М. Мальков1, И. А. Киселев2, А. Е. Орлов3, И. В. Шаталов4 1 НПП «Адвент» 2 НПП «Лазерные системы» 3 НПП «Лазерные системы», orlov@lsystems.ru 4 НПП «Лазерные системы», shatalov@lsystems.ru
Ключевые слова: сверхзвуковой химический лазер, система восстановления давления, диффузор, эжектор, эксперимент, численное моделирование
Страницы: 397-411
Разработана и создана система восстановления давления открытого типа для химического
кислородно-йодного лазера. В качестве первой ступени использовался активный диффузор с подачей эжектирующего газа через сопла, расположенные по периферии канала, второй ступенью служит сверхзвуковой эжектор. Представлены данные численного моделирования вязкого турбулентного потока с теплоподводом в газодинамическом тракте активного диффузора и результаты экспериментального исследования его работы на модельном стенде с вакуумной камерой. Полученные данные использовались при проектировании натурной установки с выхлопом лазерного газа в атмосферу, что позволило оптимизировать параметры установки и значительно улучшить ее массогабаритные характеристики. Особое внимание уделено согласованию параметров и синхронизации запуска лазера и элементов системы восстановления давления.
Х. А. Мохаммед1, А.А. Аль-асвади1, Н.Х. Шуэйб1, Р. Сайдур2 1 Университет Тенага Насионал 2 Университет Малая Hussein@uniten.edu.my
Ключевые слова: теплообмен при смешанной конвекции, течение с учетом плавучести, обратный уступ, наножидкости
Страницы: 35-55
С помощью метода конечных объемов численно моделировалось ламинарное смешанное конвективное течение (с учетом плавучести) в двумерном вертикальном канале с обратным уступом
с использованием наножидкостей как среды. Использовались различные типы наночастиц, такие как Au, Ag, Al2O3, Cu, CuO, алмаз, SiO2 и TiO2 с 5 % объемной долей. Поддерживалась равномерная температура стенки ниже по потоку от уступа, а на прямой стенке, которая образует другую сторону канала, поддерживалась постоянная температура, эквивалентная температуре жидкости на входе. Стенки вверх по потоку от уступа рассматривались как адиабатические поверхности. Высота уступа в канале составляла 4,9 мм, относительное расширение канала равнялось 1,942, а полная длина ниже по потоку от уступа ⎯ 0,5 м. На стенке вниз по потоку поддерживалась фиксированная равномерная температура в диапазоне 0 ≤ ΔT ≤ 30 °С, которая была выше, чем температура течения на входе. Рассматривались числа Рейнольдса в диапазоне 33,3 ≤ Re ≤ 100. Найдено, что непосредственно за уступом развивалась область рециркуляции, которая появлялась между кромкой уступа и на расстоянии нескольких миллиметров перед углом, который соединяет уступ со стенкой вниз по потоку. В зоне размером несколько миллиметров между областью рециркуляции и стенкой вниз по потоку развивалось течение в направлении, противоположном течению рециркуляции, которое смешивалось с нерециркуляционным течением и двигалось вдоль канала. Наблюдались два пика максимума и один пик минимума в числе Нуссельта вдоль нагретой стенки вниз по потоку. Сделан вывод, что наножидкость с Au имеет самый
высокий пик максимума числа Нуссельта, а наножидкость с алмазом имеет самый высокий пик минимума. Наножидкости с более высоким числом Прандтля имеют более высокий пик чисел Нуссельта после того, как исчезают отрыв и течение рециркуляции.
А. Э. Климов, В. Н. Шумский
Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН klimov@thermo.isp.nsc.ru, shumsky@thermo.isp.nsc.ru
Ключевые слова: центры захвата, PbSnTe:In, инжекция из контактов
Страницы: 35-42
Обобщены результаты экспериментальных работ, в которых приводятся данные о влиянии центров захвата электронов на свойства Pb1 - x SnxTe: In с x ≈ 0,24-0,29 при температурах ниже 20 К. Рассмотрена модель, непротиворечиво объясняющая особенности ряда явлений в твёрдых растворах Pb1 - xSnxTe: In: вольт-амперные характеристики без освещения, являющиеся результатом инжекции из контактов и ограничения тока пространственным зарядом при захвате электронов на ловушки, распределённые по энергии в запрещённой зоне; фотоэлектрические явления в инфракрасной и терагерцовой областях спектра; особенности гальваномагнитных явлений; флуктуации тока, включая его автоколебания без и при наличии освещения.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
