На основе статистического подхода исследовано влияние случайного поля температуры среды на границы тепловой устойчивости частицы с химической экзотермической реакцией. Флуктуации температуры среды моделируются пространственно-однородным статистически-стационарным случайным процессом Гаусса с конечным временем затухания автокорреляционной функции. Методом функционального дифференцирования получено замкнутое уравнение для плотности вероятности температуры частицы. С использованием обратного уравнения Колмогорова для плотности вероятности перехода исследован стохастический дрейф в пространстве температур, приводящий частицу к достижению критической температуры начала теплового взрыва. На основе численного решения уравнения для плотности вероятности температуры частицы показано, что стационарное распределение вероятности имеет бимодальную структуру. Исследовано влияние времени тепловой релаксации частицы и временного интегрального масштаба флуктуаций температуры среды на процесс потери тепловой устойчивости частицы с объемным тепловыделением.
В. М. Фомин, В. Л. Ганимедов, М. Н. Мельников*, М. И. Мучная, А. С. Садовский, В. И. Шепеленко
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск *Государственная Новосибирская областная клиническая больница, 630087 Новосибирск E-mail: ganim@itam.nsc.ru
Страницы: 58-66
Проведено численное моделирование
течения воздуха в носовой полости
человека с использованием клинического
метода измерения пропускной способности
полости носа. Результаты исследования
объясняют противоречие между расчетными
данными и данными, получаемыми при
проведении клинических измерений.
О. П. Коробейничев1, А. Г. Шмаков1, Р. А. Максютов1, А. Г. Терещенко1, Д. А. Князьков1, Т. А. Большова1, М. Л. Косинова2, В. С. Суляева1, Ч.-Ш. Ву3 1 химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск, korobein@kinetics.nsc.ru 2Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН, 630090 Новосибирск 3Национальный университет Цзяо Тун, Синьчжу, Тайвань
Страницы: 55-63
Изучен процесс синтеза мезопористых нанокристаллических пленок TiO2 в пламени предварительно перемешанной горючей смеси H2/O2/Ar (12.9/14.4/72.7% по объему) с добавкой 0.1% тетраизопропоксида титана (Ti(OC3H7)4). Стабилизация пламени и осаждение наночастиц TiO2 осуществляются на плоскости вращающегося диска. Исследовано пространственное распределение температуры и концентрации основных соединений в пламени. Проведена проверка применимости использованной кинетической схемы реакций и метода расчета для описания структуры исследуемого пламени. Установлено, что данный метод позволяет синтезировать сферические кристаллические наночастицы TiO2 со средним диаметром 12 нм, узким распределением по размеру (σ = 1.45) и полиморфной модификацией анатаза, которые могут быть использованы для производства солнечных батарей и датчиков газоанализаторов.
Проведены экспериментальные исследования и рассмотрена модель переноса излучения в резонансной линии магния, позволившие определить температуру, ширину зоны химической реакции, концентрацию атомов магния в диапазоне давлений 104 — 105 Па. Определены кинетические параметры газофазной реакции окисления магния в кислороде.
На модели термитных систем, разбавленных продуктами реакции, исследован в динамике процесс нестационарного горения по сечению цилиндрического образца. Обнаружен спиновый режим пульсирующего горения. Приведены экспериментальные факты, подтверждающие его реализацию.
Плоское и осесимметричное движение вязкого, сжимаемого и теплопроводного газа при пожарах в помещениях моделируется полной системой уравнений Навье—Стокса с эффективными коэффициентами турбулентного переноса. Для учета процессов горения эта система дополнена четырьмя уравнениями переноса субстанции, записана и численно реализована на ЭВМ для случаев, когда подача паров горючих веществ в зону горения происходит в объемах, расположенных вблизи поверхностей этих веществ. Математическая модель апробирована по результатам опубликованных экспериментальных пожаров.
Экспериментально изучен процесс горения модельных составов, характеризующийся наличием газовыделения в зоне прогрева. В качестве объектов исследования использованы железоциркониевый и хромоалюминиевый термиты с добавкой трехокиси молибдена. Изучено влияние количества выделяющей газ добавки, степени уплотнения составов и диаметра горящего образца на основные характеристики горения. Анализ особенностей процесса горения проведен с позиций кондуктивнофильтрационного механизма теплопереноса.
Построена теория гидродинамической устойчивости ламинарного плоского пламени в вязком газе, в основе которой лежит последовательный интегральный метод анализа развития возмущений. Учитывается взаимодействие возмущений с пламенной зоной и изменение ее ширины. Получена аналитическая оценка критического числа Рейнольдса, совпадающая с данными известных экспериментов как для быстрогорящих ((кислородных), так и для медленногорящих (воздушных) смесей.
Показана возможность существования спинового горения при давлении меньше атмосферного. Определена область спинового горения в координатах давление смеси газов — концентрация азота в смеси. Изучено влияние общего давления смеси и концентрации азота в ней на основные характеристики спинового горения (скорость, частоту, шаг). Получены данные по самоочистке титана при горении от примеси кислорода.
В работе на основе теории термо- и массоупругости выводятся уравнения для описания стационарного фронта химического превращения в деформируемой среде. На примере реакции нулевого порядка получены приближенные формулы для расчета стационарной скорости в различных частных случаях. Показано, что увеличение скорости фронта возможно, в частности, в результате непосредственной активации химической реакции за счет работы сил деформации. Приведены оценки для характерной температуры фронта и температуры горения. Первая величина связана с разрушением во фронте и определяется условием стационарного распространения трещин. В этом случае существуют две стационарные скорости фронта, что соответствует различным температурным профилям.
Предложен новый метод расчета предельных условий диффузионного горения водородсодержащих газовых смесей, позволяющий для заданных значений скорости истечения и диаметра горелки определять содержание инертного разбавителя на пределе горения. Проведено сравнение результатов расчетов с имеющимися экспериментальными данными.
Продолжено начатое ранее [1] изучение кинетического механизма реакции NH2 с О2. Оценены константы скоростей возможных стадий с участием частиц NH2O2, HNOOH, NH2O. Рассмотрены возможные тримолекулярные стадии, приводящие к торможению реакции с ростом давления.
В условиях поверхностного горения при пониженном давлении (200–750 мм рт. ст.) экспериментально осуществлен переход стационарного горения в спиновое при увеличении толщины сгораемого образца, спрессованного из порошка титана. Показана определяющая роль теплоотвода из фронта горения внутрь образца при смене режимов горения. Исследовано влияние толщины сжигаемого образца на ряд характеристик спинового горения (скорость, частота, шаг).
Экспериментально исследован процесс распространения фронта горения по поверхности порошков титана, магния и смесей магния с разбавителями в атмосфере воздуха. Определена зависимость скорости распространения фронта горения по поверхности насыпных металлических порошков от угла наклона исследуемого слоя порошка, а также влияние добавок, вносимых в порошок. Использовались несколько типов добавок: способные гореть в атмосфере воздуха, инертные с высокой температурой плавления, легкоплавкие инертные порошковые материалы, не горящие на воздухе, но взаимодействующие с экзотермическим эффектом с металлическим порошком. Кроме чисто научного интереса преследовали и практическую цель — решение вопросов обеспечения пожаро- и взрывобезопасности производств, использующих или производящих металлические порошки и смеси на их основе.
Рассматривается задача об устойчивости плоского фронта пламени относительно пространственных возмущений при его распространении в химически инертных средах. Анализируется влияние скорости фильтрации газа на устойчивость. В длинноволновом приближении получена зависимость скорости фронта от кривизны поверхности.
О. Ю. Глущенко, Н. Э. Поляков, T. В. Лешина
Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН olga.gluschenko@gmail.com, polyakov@kinetics.nsc.ru, leshina@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: окисление холестерина, озон, глицирризиновая кислота, атеросклероз, комплекс холестерина
Страницы: 649-653
Исследована способность глицирризиновой кислоты к образованию комплексов с продуктами окисления холестерина. Изучено влияние комплексообразования на скорость окисления холестерина озоном. Показано, что комплексообразование с глицирризиновой кислотой может стать эффективным подходом к регулированию уровня холестерина внутри и снаружи клеточных мембран, а также для извлечения продуктов окисления холестерина.
Н.Л. Миронов1, М.В. Портнягин1,2 1Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, 119991, Москва, ул. Косыгина, 19, Россия 2Leibniz Institute of Marine Research, IFM-GEOMAR, Wischhofstrasse 1-3, 24148 Kiel, Germany
Ключевые слова: Расплавные и флюидные включения в оливине, родоначальные магмы, H2O, CO2, Ключевской вулкан, Камчатка.
Страницы: 1718-1735 Подраздел: ПЕТРОЛОГИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ ЛИТОСФЕРЫ
Приведены новые, полученные с помощью ИК-спектроскопии, данные о содержании H2O и CO2 в стеклах 26 природно-закаленных и экспериментально частично гомогенизированных расплавных включений во вкрапленниках оливина Fo85-91 из пород Ключевского вулкана. Измеренные содержания H2O во включениях варьируют от 0.02 до 4 мас. %. Большие вариации содержания H2O во включениях, не коррелирующие с составом оливина-хозяина и содержанием главных элементов в расплавах, объясняются потерей воды из включений путем диффузии через оливин-хозяин при извержении и последующем застывании пород. Максимальные потери H2O установлены для включений из образцов лав, медленно остывавших после извержения, минимальные - для образцов быстро закаленных пирокластических пород. Содержания H2O в родоначальных магмах Ключевского вулкана оцениваются как 3.5 мас. %, что подразумевает более низкие температуры образования первичных магм (на 40 °С ниже сухого солидуса перидотита), чем предполагалось ранее. Диапазон измеренных содержаний CO2 в стеклах изученных включений составляет от < 0.01 до 0.13 мас. % и не зависит от типа изученных включений и их состава. Расчетные давления H2O-CO2 флюида, равновесного с расплавом, во включениях составляют менее 270 МПа. Эти давления существенно ниже оценки давления кристаллизации изученных оливинов (около 500 МПа), сделанной на основе измерения плотности (~ 0.8 г/см3) сингенетичных флюидных включений. Предполагается, что значительное снижение давления внутри расплавных включений после их захвата может объясняться потерей H2O из включений и перераспределением CO2 из расплава в дочернюю флюидную фазу. По сравнению с расплавными включениями сингенетичные флюидные включения несут независимую информацию о давлениях кристаллизации и исходных содержаниях CO2 в магмах, которые составляли для Ключевского вулкана, по этим данным, не менее 500 МПа и 0.35 мас. % соответственно. Максимальные концентрации СО2 в первичных магмах оценены как 0.8-0.9 мас. %. Кристаллизация исходных магм происходила в декомпрессионном режиме с глубин 30-40 км при постоянном понижении содержания CO2, повышении (до 6-7 мас. %) и затем понижении (при давлении < 300 МПа) содержаний H2O в расплавах, что способно объяснить весь спектр расплавных включений и пород Ключевского вулкана.
М. Д. Евдокименко
Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН institute_ forest @ ksс. krasn. ru
Ключевые слова: сосновые леса, пожары, огневые повреждения, гидротермический режим почвы, ксилогенез, продуктивность древостоев, возрастная динамика
Страницы: 823-833
Рассмотрены особенности динамики и продуктивности сосновых лесов, произрастающих в условиях засушливого климата Забайкалья. Отмечена их высокая горимость. Пожары обостряют лимитирующую роль влаги в росте деревьев. Иллюстрируются послепожарные флуктуации годичного слоя древесины на продольных срезах молодых сосен. Проанализированы внешние диагностические признаки, характеризующие состояние ксилогенеза у поврежденных огнем деревьев: высота нагара на стволах, термические поражения крон, редукция и изменение тона окраски хвои. Прослежен процесс дигрессионной динамики пирогенных насаждений. Отмечено ослабление их репарационного потенциала с возрастом. В результате регулярного воздействия пирогенного фактора продуктивность забайкальских сосняков оказывается в 1,5-2 раза ниже, чем в Приангарье.
Т. А. Боднарь
Технологический институт Алтайского государственного технического университета bta@bti.secna.ru
Ключевые слова: интегральное уравнение, нелинейный
оператор, точка бифуркации, функция
тока, комплексный потенциал
Страницы: 60-67
Найдено решение интегрального уравнения Некрасова и определена область его существования в теории распространения установившихся нелинейных волн по поверхности жидкости конечной глубины. Построены зависимости для расчета профиля волн и скоростей их распространения как функций отношения глубины жидкости к длине волны. Проведено сравнение скоростей, полученных с использованием линейной и нелинейной теорий распространения волн.
Н. А. Дворников, П. П. Белоусов
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН lab2-1@itp.nsc.ru, lab2- 1@itp.nsc.ru
Ключевые слова: вихревая камера, динамика закрученного
псевдоожиженного слоя
Страницы: 59-65
Приведены результаты измерения тангенциальной скорости псевдоожиженного слоя частиц с помощью лазерно- доплеровского измерителя скорости и механической вертушки. На основе численного расчета динамики многофазного потока анализируются причины различий значений скорости вращения слоя, полученных с использованием указанных методов измерения.
В. П. Житников, А. А. Ошмарин, С. С. Поречный, Н. М. Шерыхалина
Уфимский государственный авиационный технический университет zhitnik@ugatu.ac.ru
Ключевые слова: плоская модель, весомая жидкость, точечный
вихрь
Страницы: 54-60
Исследовано ограниченное свободной поверхностью течение идеальной невязкой весомой несжимаемой жидкости вдоль полубесконечной пластины c образованием вихря вблизи ее кромки. Рассмотрены течения типа уединенной волны. Найдено единственное решение со свободным вихрем.
Н. В. Малай1, К. С. Рязанов1, Е. Р. Щукин2, А. А. Стукалов1 1 Белгородский государственный университет 2 Объединенный институт высоких температур РАН malay@bsu.edu.ru
Ключевые слова: движение нагретых капель в газе,
гравитационное движение, приближение
Стокса, сила сопротивления
Страницы: 63-71
В приближении Стокса выполнено теоретическое описание процесса обтекания нагретой капли сферической формы в вязкой неизотермической газообразной среде, внутри которой действуют равномерно распределенные источники (стоки) тепла постоянной мощности. Предполагалось, что средняя температура поверхности капли может существенно отличаться от температуры окружающей ее газообразной среды. При решении гидродинамических уравнений с учетом зависимости вязкости, теплопроводности и плотности газообразной среды от температуры получено аналитическое выражение для силы сопротивления и скорости ее дрейфа в поле силы тяжести.
В. Н. Зудов
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН zudov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковое течение, продольный вихрь,
ударная волна, разрушение вихря
Страницы: 68-79
Рассмотрено взаимодействие сверхзвукового продольного вихря с прямым скачком уплотнения. Выявлено два режима взаимодействия: слабый и сильный. Численно показано, что при сильном взаимодействии возможно разрушение вихря.
А. Н. Чернявский1, А. Н. Павленко2 1 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, cherny@ngs.ru 2 Новосибирский государственный университет
Ключевые слова: гидродинамика, волнообразование, пленки жидкости, численное моделирование
Страницы: 441-448
Выполнено численное моделирование процесса волнообразования в стекающих пленках жидкого азота в рамках гидродинамической модели Капицы−Шкадова. Проведен расчет среднестатистических волновых характеристик при различных входных числах Рейнольдса. Исследовано влияние параметров малых начальных возмущений на течение процесса волнообразования. Показано удовлетворительное согласование результатов численного моделирования с экспериментальными данными.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
