А. М. Бубенчиков, А. В. Старченко*
"Томский государственный университет, 634050 Томск *НИИ прикладной математики и механики, 634050 Томск"
Страницы: 51-59
Представлены математическая модель и метод расчета движения, теплообмена и горения на начальном участке пылеуголъной струи, инжектируемой через горелку в топочный объем. При моделировании дисперсная фаза разделяется на два сорта частиц: частицы, поступающие в исследуемую область из внешней по отношению к выделенной зоне части топочного объема, и частицы рассматриваемой горелочной струи. Для описания движения частиц первого сорта используются континуальный подход и допущение о равновесии по отношению к газовой фазе, для моделирования процессов в среде частиц второго сорта – лагранжев подход, учитывающий динамическое и тепловое отставание частиц. Моделью также описываются процессы выхода летучих и догорание коксового остатка. Результаты, полученные на основе этой численной модели, дают возможность проводить детальный анализ горения пылеуголъной топливовоздушной струи в пригорелочной области. Достигнутый уровень детализации позволяет принимать эффективные решения для организации оптимальной аэродинамики факела, ориентированной на снижение образования окислов азота.
Эволюция структурных, фазовых и химических превращений в реагирующих порошках рассматривается с позиций механики гетерогенных сред. На основе элементарных физических представлений о процессах реакционной диффузии на уровне ячейки смеси с учетом масштаба гетерогенности и стадийности превращений предложена математическая модель самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, которая позволяет по заданному дисперсному составу исходных компонентов смеси рассчитать состав конечного продукта. Численно исследована в нестационарной одномерной постановке задача о распространении волны безгазового горения по смеси двух разнородных металлических порошков. Полученные результаты качественно хорошо согласуются с известными экспериментальными данными.
Экспериментально исследованы некоторые закономерности распространения пламени по газовой смеси с запредельно низким значением энтальпии в испарительно-диффузионном режиме в различных пористых средах. Показано, что волна горения в высокопористой среде, смоченной н-октаном, распространяется стационарно со скоростями 3÷10 см/с. Исследовано влияние объемной теплоемкости и теплопроводности материала пористой среды на скорость и предельные характеристики распространения пламени как в режиме высокой скорости для высокоэнтальпийных газовых смесей, так и в низкоскоростном режиме для низкоэнтальпийных газовых смесей. Рассмотрены условия существования испарительно-диффузионного режима.
Решается плоская одномерная задача о распространении медленного горения в метановоздушных газовзвесях угольной пыли. Считается, что весь метан, первоначально содержащийся в газе, сгорает во фронте пламени. Скорость фронта относительно газа рассчитывается по соотношениям, полученным из рассмотрения стационарной задачи с использованием представленной теории теплового взрыва. Газовзвесь рассматривается как двухтемпературная и двухскоростная среда. Учитываются гетерогенные реакции горения углерода (кокса) и восстановления окиси углерода, выход летучих компонентов и их сгорание в газовой фазе вместе с окисью углерода. На основе численных расчетов показано, что угольная пыль неоднозначно влияет на скорость распространения пламени. В бедных смесях при умеренном содержании пыли интенсивность волны горения растет, а в условиях, близких к стехиомещрическим, уменьшается.
Обнаружено, что начальная температура самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в системе титан —никель понижается после обработки в высокоэнергетических аппаратах смешения, например аттриторах. Снижение начальной температуры обусловлено образованием конгломератов из порошков титана и никеля, прочно связанных по межфазной поверхности, и наклепа порошков. Оптимизирована технология получения сплавов на основе никелида титана для медицины и техники.
И. С. Решетников, А. В. Антонов, Н. А. Халтуринский*
"Институт синтетических полимерных материалов РАН, 117393 Москва *Институт химической физики РАН им. Н. Н. Семенова, 113977 Москва"
Страницы: 48-67
Дан обзор литературы по математическому описанию горения вспучивающихся полимерных систем. Рассмотрены основные подходы к моделированию горения вспучивающихся систем.
И. И. Любечанский1, А. Н. Беспалов2 1 Институт систематики и экологии животных СО РАН 2 Институт почвоведения и агрохимии СО РАН lubech@rambler.ru, а.bespalov@bk.ru
Ключевые слова: жужелицы, Carabidae, биотопическое распределение, структура сообщества, пространственная гетерогенность, лесостепь
Страницы: 517-525
Изучено сообщество жужелиц в лесостепи на юге Западной Сибири на 180-метровом непрерывном трансекте от центра колка через остепненные и мезофитные луга к отдельно стоящему дереву. Показано, что население жужелиц может быть разделено на варианты, свойственные открытым и древесным биотопам. Население открытых биотопов более дифференцировано, чем лесное, и подразделено на варианты степных и луговых местообитаний. Выделены также виды-генералисты, не предпочитающие определенных травяных биотопов.
Первая бактериальная форма в фосфоритах (бацилловидная) была описана в 1895 г. Б. Рено и С.Е. Бертраном из копролитов позвоночных животных пермских битуминозных сланцев области Отун (Autun) Франции. Из тех же образований Б. Рено в 1900 г. впервые диагностированы кокковидные бактерии. Д. Соудри и И. Шампетье в 1983 г. впервые описали капсулы цианобактериальных нитей из кампанских фосфоритов пустыни Негев, Израиль. Гликокаликс впервые выявлен в верхнеюрских-нижнемеловых фосфоритах Егорьевского месторождения Русской платформы, где он сопутствует кокковидным бактериальным формам.
Е. В. Ерманюк, Н. В. Гаврилов
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск E-mails: ermanyuk@hydro.nsc.ru, gavrilov@hydro.nsc.ru
Страницы: 50-57
Экспериментально исследована задача о падении круглых дисков, имеющих плоскую, выпуклую или вогнутую форму нижней поверхности, на слой жидкости ограниченной глубины. Изучено влияние малой кривизны нижней поверхности тела на величину присоединенной массы, на характерное время соударения со свободной поверхностью, параметры захватываемой при ударе воздушной каверны и тип соударения тела с дном гидродинамического лотка.
Усовершенствовано калориметрическое устройство и методика измерения тепловых эффектов на базе быстродействующего калориметра сжигания БКС-1 для исследования тепловыделения топливных смесей, заключенных в оболочку тепловыделяющего элемента. В качестве модельной взята эквиатомная смесь порошков титана и углерода. Получено среднее значение тепловыделения в этой системе (3,0 ? 0,1 МДж/кг).
Предложенная ранее модель взаимодействия в системе Ni–Al развивается применительно к тройным реакционным системам, перспективным для получения материалов для газотермического нанесения защитных покрытий. Исследование основано на сопоставлении особенностей теплового профиля волны горения с данными структурных исследований продуктов взаимодействия и зоны погасания. Показано, что развитые качественные модели взаимодействия адекватны структуре и фазовому составу продуктов, получаемых в широком диапазоне концентрации легирующих элементов (Fe, Ti), образующих с компонентами базовой системы диаграммы состояния различного типа.
Предложена методика определения давления примесного газа в волне горения. Использовалась модельная смесь титана с сажей, запрессованная в цилиндрическую оболочку с относительной плотностью 0,62. При прохождении волны горения в момент равенства силы трения остатка образца о стенки оболочки силе, вызванной действием давления газа во фронте волны горения, в образце возникает разрыв и сдвиг несгоревшей части образца вдоль оболочки. По калибровке силы трения для образцов различной длины определялось давление, вызвавшее разрыв образца. Зависимость давления от удельного газовыделения шихты имеет монотонно возрастающий вид.
Проведено сравнение трех способов моделирования химических реакций при горении этанола, вдуваемого в пограничный слой через пористую пластину. Показано, что для расчета средних значений скорости и температуры, а также коэффициентов теплоотдачи простые модели горения близки по точности модели полного учета кинетики всех реакций при горении. Для определения состава продуктов реакции простые модели непригодны и требуется учет скоростей образования всех веществ, участвующих в горении.
Предлагается обзор результатов физического и математического моделирования лесных пожаров, полученных в Томском государственном университете. Дается общая физическая модель лесных пожаров, приводится основная система уравнений, основные граничные и начальные условия. Обсуждается структура фронта пожара и предельные условия его распространения. Формулируется новая концепция борьбы с лесными пожарами.
Построена и исследована математическая модель каталитической реакции окисления СО на сферическом платиновом катализаторе с учетом влияния внешней диффузии, позволяющая объяснить происхождение эффектов бифуркации и осцилляции стационарной скорости реакции. Модель построена на основе четырехстадийного каталитического механизма Элей–Ридли. В противоположность случаю, когда внешнедиффузионным торможением пренебрегают и существует только один вид фазовой плоскости катализатора, в статье, благодаря учету влияния внешней диффузии, найдены два дополнительных режима работы катализатора. Именно они позволяют объяснить происхождение эффектов бифуркации и осцилляции стационарной скорости реакции, под которой авторы понимают скорость реакции при стационарном состоянии поверхности. В случае, когда поверхностные концентрации адсорбированных реагентов или свободных каталитических участков изменяются в процессе реакции, режим работы катализатора назван нестационарным. Определена скорость реакции во время процесса выхода катализатора в стационарное состояние для всех возможных режимов работы катализатора. На основе анализа полученных результатов сформулированы практические рекомендации для увеличения скорости реакции. Дано объяснение эффекту гистерезиса скорости реакции.
Раскрывается влияние коллективных установок на сознание и самосо-хранительное поведение населения России. Сделан обзор наиболее значимых научных исследований в области социальных установок, показано их влияние на формирование определенных моделей поведения. Представлена характеристика таких черт российского менталитета, как коллективизм и соборность. Рассмотрены результаты исследований, демонстрирующих деструктивное влияние коллективизма на формирование моделей самосохранительного поведения населения современной России.
Предлагается способ статистического описания диффузионного турбулентного факела горения на основе использования условной функции плотности распределения вероятностей концентрации химически инертной примеси, учитывающей перемежающийся характер фронта пламени в турбулентной среде. На его основе проведен расчет основных условно осредненных концентрационных характеристик факела в случае горения пропана, а также расчет значений относительной интенсивности пульсаций концентрации инертной примеси во всем поле турбулентного течения. Проведенное сопоставление расчетов с имеющимися опытными данными показало вполне удовлетворительное соответствие.
Предложена модель распространения стационарного фронта химической реакции в деформируемой среде с учетом релаксации тепла. В модели учтены возможные деформации вещества вследствие теплового расширения и различия свойств реагента и продукта и их влияние на поле температур. Показано, что релаксация теплового потока и «связность» температурных и деформационных полей проявляется через изменение теплоемкости, эффективной теплопроводности вещества и суммарного теплового эффекта химической реакции. В модели реакции нулевого порядка существуют две скорости фронта: одна из них близка к скорости «тепловой» автоволны, другая больше скорости звука и связана с влиянием деформационных сил. Дополнительные решения при наличии релаксационных эффектов появляются в модели в случае реакции первого порядка.
Показано, что при горении смесевых твердых топлив мгновенная массовая скорость горения можег зависеть от колебаний скорости обдува поверхности даже в случае, когда в стационарном режиме горение нечувствительно к скорости обдува. Предложен способ изучения нестационарного эрозионного горения с использованием экспериментов на слоевых системах.
Экспериментально изучен процесс беспламенного горения водорода на поверхности гидрофобизированного катализатора для различных условий. Выявлена количественная взаимосвязь между скоростью каталитического окисления водорода и температурой поверхности катализатора. Показано,что наличие гелия в газовоздушной среде приводит к существенному снижению скорости окисления водорода за счет снижения температуры каталитической поверхности из-за высокого коэффициента теплопроводности гелия. Предложена приближенная математическая модель беспламенного горения водорода на поверхности катализатора. Показано, что размещение каталитических стержней в металлических трубках диаметром 20 мм заметно повышает производительность каждого элемента за счет организации интенсивных конвективных потоков от нагретой поверхности стержня.
Предложена математическая модель горения суспензионных горючих в квазиодномерном приближении. Проведено численное исследование горения суспензии на основе углерода и толуола в камере сгорания и в сопле Лаваля. Выявлена сильная зависимость полноты сгорания суспензии от коэффициента избытка окислителя αox с максимумом при αox ≈ 1.
Л. А. Земнухова1, О. Д. Арефьева2, А. А. Ковшун2 1 Институт химии Дальневосточного отделения РАН Дальневосточный федеральный университет 2 Дальневосточный федеральный университет arod@marbio.dvgu.ru
Ключевые слова: рисовая шелуха, щелочной гидролиз, методы очистки, диоксид кремния
Страницы: 509-514
Исследованы щелочные гидролизаты, полученные в процессе переработки рисовой шелухи. Приведены результаты очистки щелочных гидролизатов методами коагуляции, нейтрализации с выделением кремниевой кислоты и сорбции. Показано, что используемые методы очистки по основным гидрохимическим показателям (цветность, минерализация, водородный показатель) не обеспечивают выполнения требований, предъявляемых к предварительно очищенной и свежей воде, используемой при выработке небеленой целлюлозы. Установлено, что щелочные гидролизаты могут быть утилизированы с образованием аморфного диоксида кремния, который имеет широкий спектр применения.
А. Рахбари1, А. Хагхири2, М. Бруман1, М. Бидабади1 1Отделение машиностроения, Иранский университет науки и технологии, Лаборатория исследования горения, Тегеран, Иран 2Отделение машиностроения, Исламский университет Азад, Нейриз, Иран, Ali_haghiri62@yahoo.com
Страницы: 35-45
Метод гомотопического анализа использован для определения профилей концентрации и скорости частиц при распространении пламени по двухфазной среде, состоящей из пылевидных микрочастиц железа и воздуха. Показано, что концентрация частиц возрастает при приближении к ведущему фронту горения. Рост концентрации частиц над зоной горения оказывает заметное влияние на нижний предел воспламенения пылевидного облака горючей смеси. Полученные результаты находятся в хорошем согласии с опубликованными экспериментальными данными.
Предложена нелинейная модель, описывающая перемещение трубопровода с движущейся по нему жидкостью и позволяющая рассмотреть ряд прикладных задач, не имеющих решения в рамках линейной модели. Решена задача о равновесии трубы с движущейся по ней жидкостью в поле силы тяжести. Построено точное решение уравнения упрощенной нестационарной модели.
А. В. Фёдоров, Д. А. Тропин
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск fedorov@itam.nsc.ru, D.A.Tropin@yandex.ru
Страницы: 47-54
Предложена математическая модель для описания воспламенения и горения углеводородного топлива (пара керосина в воздухе). На основе анализа экспериментальных данных по зависимости времени задержки воспламенения от температуры получены аппроксимационные формулы для задержки воспламенения в зависимости от концентраций компонентов, давления и температуры смеси. Предложен метод определения предэкспоненциального множителя в уравнении кинетики горения керосина как функции локальной температуры смеси, что позволило удовлетворительно описать время горения смеси. На основе данной кинетики описана структура детонационной волны в стехиометрической и обедненной
Проведен анализ механизма действия свинцовых катализаторов, образующих аномальную зависимость скорости горения баллиститных порохов от давления. Развита модель, основанная на изменении интенсивности катализа одновременно протекающих реакций N02 + RCHO и N0 + С с ростом давления. Модель хорошо объясняет экспериментально измеренное изменение интенсивности сажеобразования на поверхности горения.
Построено автомодельное решение нестационарной одномерной задачи диффузионного горения поверхности топлива в чисто гетерогенном режиме, позволяющее определить скорость выгорания поверхности, распределение температуры в газе и топливе, распределения концентраций в газе и исследовать зависимость полученных характеристик от внешних определяющих параметров.
Показано, что параметром, определяющим горючесть титановых сплавов, может служить критическая скорость обдува потоком воздуха. Получено, что в режиме горения, когда скорость окисления определяется скоростью диффузии кислорода через продукты реакции, находящиеся в расплаве, зависимость скорости горения от скорости обдува качественно аналогична режиму газофазного ограничения окисления в пограничном слое воздуха. Выявлено сильное влияние растворенного в титане водорода на горение.
Изучено горение системы Zr + С. Выявлены основные факторы, определяющие параметры горения реакционной смеси. Скорость и максимальная температура горения во многом определяются маркой применяемого порошка циркония. Получены зависимости параметров горения системы Zr + С от содержания компонентов и времени смешения шихтового состава, относительной плотности и диаметра исследуемого образца.
На примере безгазовой системы Cr2O3 + 2Аl + 4В показано, что усадка шлаков поджигающей таблетки, протекая достаточно быстро, может оказывать существенное влияние на параметры зажигания, зависящие в том числе и от высоты таблетки.
Рассматривается влияние поверхностных процессов и химических транспортных реакций на горение СВС-систем через изменение поверхности контакта реагентов. Предлагается модель, позволяющая учесть изменение поверхности контакта в процессе распространения волны горения. Показано, что поверхностная диффузия и химический транспорт одного из реагентов к поверхности другого способны увеличить скорость горения в 3–4 раза, для достижения максимальных скоростей необходимо формирование поверхности контакта реагентов в зоне прогрева волны горения.
Построена математическая модель СВС при вынужденной фильтрации инертного газа навстречу фронту безгазового горения. Анализируются структурные превращения пористой шихты, связанные с жидкофазным спеканием, силовым действием фильтрующегося газа и изменением объема конденсированной фазы при химическом взаимодействии. Определены условия трещинообразования и условия получения однородной по длине продуктов структуры. Получены формулы для пористости продукта и скорости горения.
Предложены математическая модель, алгоритм и программа расчета процесса выгорания одиночных коксовых частиц в сухом воздухе. Выполнен численный анализ влияния параметров модели на выгорание и термический развал частиц.
Экспериментальные исследования пламени коаксиальной горелки позволяют остановиться на решении для «коротких» пламен модели Бурке —Шумана. Для данного решения получено качественное и масштабное совпадение формы диффузионного пламени. Проведена удовлетворительная аппроксимация пламени плоской моделью, которая учитывает изменения условий диффузии в газовой фазе и массовой скорости горения, изменения локальных соотношений основных ингредиентов СТТ и их стехиометрическое соотношение.
Предложена дальнейшая детализация фронта пламени смесевой системы. Рассмотрено два способа расчета локального анизотропного распределения связующего около зерна окислителя. Получены «звездочки» итогового среднестатистического сечения смесевого твердого топлива. На основе разработанного метода возможно объединение существующих моделей горения Кинга и малых ансамблей.
Предложена физически обоснованная модель горения смесей магния с нитратом натрия и получено уравнение, определяющее скорость горения таких смесей. Проанализировано влияние различных факторов на скорость их горения. Дано сопоставление расчетных и экспериментальных зависимостей скорости горения от соотношения компонентов, размера частиц магния, начальной температуры смеси и внешнего давления.
Проанализированы условия возникновения проскока пламени при развитии пожара в помещении и вторичного воспламенения на пределе газофазного горения ПММА в воздухе с добавками тетрафтордибромэтана, интенсифицирующего выделение сажи. Показано, что рассмотренные явления возникают при высокой концентрации частиц сажи, которые в обоих случаях играют важную роль в инициировании процесса распространения пламени.
Е. М. Глебов1, А. Б. Смоленцев2, В. В. Королев1, В. Ф. Плюснин1, А. В. Метелица3, Н. А. Волошин3, В. И. Минкин3 1 Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН Новосибирский государственный университет 2 Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН 3 НИИ физической и органической химии Южного Федерального Университета glebov@kinetics.nsc.ru, smolentsev@kinetics.nsc.ru, korolev@kinetics.nsc.ru, plyusnin@kinetics.nsc.ru, met@ipoc.rsu.ru, voloshin@ipoc.rsu.ru, minkin@ipoc.rsu.ru
Ключевые слова: фотохимия, фотохромизм, квантовый выход, спирооксазины, поликристаллические пленки
Страницы: 643-647
Для трех 6′-цианозамещенных спиронафтооксазинов (SNO) обнаружены фотохромные свойства в пленках, полученных из расплавов. Определены квантовые выходы прямой и обратной фотохимических реакций. В отличие от фенaнтролинсодержащих спирооксазинов поликристаллы SNO не обладают фотохромными свойствами.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
