"М. Р. ЦИБУЛЬНИКОВА1,2, Г. Ю. БОЯРКО1, А. М. АДАМ2"
"1Томский политехнический университет, 634050, Томск, пр. Ленина, 30, Россия tsibulnikova2011@yandex.ru 2Томский государственный университет, 634050, Томск, пр. Ленина, 36, Россия adam@green.tsu.ru"
Ключевые слова: устойчивое развитие, экосистемные услуги, управление природопользованием, стратегия развития, рациональное природопользование, лесопользование, sustainable development, natural capital, ecosystem services, economic assessment, environmental management
Страницы: 129-136 Подраздел: СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ГЕОГРАФИИ
Обосновывается необходимость учета и оценки природного капитала как важного фактора в принятии эффек тивных управленческих решений по изучению, использованию и воспроизводству природных ресурсов для обеспечения устойчивого развития. На примере анализа деятельности органов власти Томской области рассматриваются вопро сы интеграции учета и оценки природного капитала и экосистемных услуг в систему принятия управленческих реше ний. Использованы стратегические и нормативные документы Томской области, ведомственная информация, мате риалы предыдущих научных исследований, связанных с оценкой природного капитала Томской области. Обосновыва ется необходимость совершенствования институциональных условий для обеспечения учета и оценки всех функций природного капитала и экосистем при принятии управленческих решений, а именно создание системы мониторинга экономической ценности в сфере природопользования, которая основывается на системе эколого-экономического уче та и представляет собой комплекс взаимоувязанных статистических показателей, отражающих состояние природ ного капитала. Предлагается механизм формирования информационно-методической базы экономической оценки природного капитала. Выявлено, что качественно новая информационная основа, интегрированная в систему регио нального управления, позволит не просто получать данные о потоках затрат и выгод в сфере природопользования, но и обеспечит взаимодействие государственных и муниципальных органов, как между собой, так и с организациями и населением. Система мониторинга экономической ценности природного капитала и экосистемных услуг, интегриро ванная в схему исполнительной власти региона, позволит осуществлять адаптивное управление природопользованием региона в условиях изменений и неопределенности.
Проведено эколого-экономическое исследование в рамках общей оценки средообразующих услуг геосистем, позво лившее оценить стоимость экосистемной услуги по депонированию углерода геосистемами одной из территорий традиционного природопользования Ненецкого автономного округа, расположенной в береговой зоне Северного Ледо витого океана. Исходными данными выступили опубликованные статистические и картографические материалы, ха рактеризующие структуру и площади геосистем изучаемой территории, а также представленные в научных публи кациях результаты наблюдений за депонированием углерода геосистемами, развивающимися в близких эколого-гео графических условиях. В результате оценочных расчетов установлено, что по стоимости только одна услуга по депонированию углерода практически сопоставима с продукционными биоресурсными экологическими услугами, анализ которых был проведен ранее в рамках проекта Глобального экологического фонда и используется при компенсации утраты территорий традиционного природопользования коренных малочисленных народов, проживающих в Арктиче ском регионе России, в результате отчуждения земель под другие виды природопользования. На основании расчетов составлена карта удельной стоимости экологической услуги по депонированию углерода, базой для которой послужи ла геоботаническая карта. Определено, что сохранение пулов экосистемных услуг территорий традиционного при родопользования позволит им выполнять важные функции по демпфированию неблагоприятных антропогенных изме нений геосистем, сопровождающих хозяйственное освоение Арктической зоны России.
П.С. БЕЛЯНИН, Н.И. БЕЛЯНИНА
"Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, 690041, Владивосток, ул. Радио, 7, Россия pavelbels@yandex.ru"
Ключевые слова: климатические ритмы, долинные экосистемы, биостратиграфия отложений, палеораститель ность, эволюция природной среды, climatic rhythms, valley ecosystems, biostratigraphy of sediments, paleovegetation, evolution o f natural environment
Страницы: 139-149 Подраздел: РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДЫ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
Выполнены реконструкции изменений растительности, климата и условий седиментогенеза в долине нижнего течения р. Бикин (Северное Приморье) на протяжении последних 70 тыс. лет по результатам палинологического и диа томового анализа, радиоуглеродного датирования образцов торфа, растительного детрита и древесных остат ков из аллювиальных и биогенных отложений пойменных и надпойменных террас. Получены новые свидетельства не однократных и значительных трансформаций природной среды региона в течение нескольких климатических циклов в позднем плейстоцене и голоцене, соответствующих морским изотопным стадиям (МИС) 4-1. Установлено, что в завершающую фазу МИС 4 доминировали экосистемы марей и темнохвойной тайги, в межледниковье МИС 3 - со общества березовых лесов с участием широколиственных растений, в ледниковую стадию МИС 2 - березовые редко лесья с лиственницей и елью, а также сфагновые болота с кустарниковой березкой. В раннем голоцене произошла быстрая экспансия широколиственных растений. В оптимум голоцена, около 6,5 тыс. л. н., в экосистемах преобла дали полидоминантные леса. Максимум развития дубово-широколиственных лесов регистрируется приблизительно 5 тыс. л. н. Переход от среднего голоцена к позднему (Q2 IV) охарактеризован сокращением доли сосново-широко IV-Q3 лиственных и развитием мелколиственных и темнохвойных растительных сообществ. Установлено, что во второй половине позднего голоцена (малый оптимум) доминирующее положение в ландшафтах заняли сосново-дубовые леса, в конце этого периода сформировался современный облик экосистем.
К. С. БАЙКОВ, С. В. СОЛОВЬЕВ, Н. А. ШЕРГУНОВА, Я. Г. ПОШИВАЙЛО, Ю. В. ЧЕРНЕНКО
"Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, пр. Академика Лаврентьева, 8/2, Новосибирск, 630090, Россия kbaikov@mail.ru"
Ключевые слова: почвенный спектр, почвенный вариант, циркус, северная лесостепь, гемибореальные леса, юж ная тайга, soil spectrum, soil variant, circus, northern forest-steppe, hemiboreal forests, southern taiga
Страницы: 134-142 Подраздел: РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДЫ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
На примере ключевого участка, заложенного вдоль 78-го меридиана на севере Новосибирской области, выделены и описаны десять циркусов равного размера диаметром 20 км. Выполнен анализ состава и особенностей почвенных спектров (ранжированных списков почвенных вариантов) для каждого циркуса с учетом изменения среднегодовой температуры и положения в трех подзонах - северной лесостепи, подзоне гемибореальных лесов и южной тайги. Дана региональная характеристика пространственной структуры почвенного покрова исследованной территории Западно Сибирской равнины. Показано, что почвенный покров на контакте подтайги и северной лесостепи, подтайги и южной тайги характеризуется подзональной дифференциацией: северная полоса северной лесостепи выделяется формирова нием здесь лугово-черноземных осолоделых почв, солонцов луговых и луговых засоленных почв на общем фоне развития торфяных болотных низинных глеевых почв. Полоса западно-сибирских мелколиственных березово-осиновых лесов (подтайга) отличается от северной полосы северной лесостепи наличием серых лесных глеевых почв, отсутствием лугово-черноземных почв (как солонцеватых, так и осолоделых) и луговых засоленных почв. Их объединяют торфяные болотные низинные глеевые почвы, имеющие максимум развития в подтаежной подзоне. Состав и особенности поч венного спектра южной полосы южной тайги определяют его значительную обособленность от двух других подзон: развитие дерново-глеевых почв, торфяных болотных верховых, торфяных болотных верховых глеевых при участии торфяных болотных переходных. С помощью анализа почвенных спектров выделены подзональные почвенные свиты. Циркусный способ исследования состава и особенностей почвенного покрова с выделением сопоставимых территорий и анализом почвенных спектров позволил выявить новую информацию, недоступную для получения иным способом, что дало возможность выявить уникальные региональные особенности в распределении почв Новосибирской области.
"Н. Г. ШЕВЕЛЕВА1, М. В. ПАСТУХОВ2,3, Е. П. ЗАЙЦЕВА1, В. И. ПОЛЕТАЕВА2,3"
"1Лимнологический институт СО РАН, 664033, Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, Россия shevn@lin.irk.ru 2Институт геохимии СО РАН, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 134, Россия mpast@igc.irk.ru 3Иркутский научный центр СО РАН alieve@igc.irk.ru"
Ключевые слова: Богучанское водохранилище, период заполнения, верхний участок, формирование, сообщество зоопланктона, Boguchany Reservoir, filling period, upper part of reservoir, formation, zooplankton community
Страницы: 81-85 Подраздел: РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДЫ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
Представлены материалы первых лет (2013-2015) формирования структуры и доминантного комплекса зооплан ктона верхнего участка Богучанского водохранилища. Исследования проведены на шести станциях нижнего течения Ангары протяженностью 130 км (вниз по реке от плотины Усть-Илимской ГЭС). В замыкающем каскад Ангарских ГЭС Богучанском водохранилище состав и структура зоопланктона находятся под влиянием Иркутского, Братского и Усть-Илимского водохранилищ и имеют большое сходство фауны коловраток и ракообразных с вышерасположен ными водоемами. На верхнем участке исследуемого водоема обнаружены байкальские эндемики Epischura baikalensis, виды рода Notholса и Euchlanis ligulata - доминанты Иркутского водохранилища. В начальный период заполнения водохранилища разнообразие зоопланктона по годам практически не менялось, составляя 28-30 видов. Основу числен ности и биомассы зоопланктона определяют массовые ракообразные Братского (Cyclops kolensis, Daphnia galeata, Diaphanosoma brachyurum) и обитатели глубоководных горизонтов приплотинной части Усть-Илимского (Cyclops abyssorum, Daphnia cristata, Daphnia longiremis, Heterocope appendiculata) водохранилищ. По мере заполнения водохра нилища снижались скорости течения, увеличивались глубины и температура воды, что создало благоприятные условия для лимнофауны верхнего участка. Так, на третьем году заполнения (2015), когда уровень воды в водохранилище достиг проектной отметки (208 м БCВ), на станции Едарма, расположенной в 100 км ниже плотины Усть-Илимской ГЭС, численность и биомасса зоопланктона уже достигали 57,6 тыс. экз/м 3 и 1050 мг/м 3 , что значительно выше по срав нению с данными 2014 г. (13 тыс. экз/м 3 и 165 мг/м 3 соответственно).
"М. В. ПАВЛОВ1, Е. А. ИЛЬИЧЁВА1, Л. А. САВЕЛЬЕВА2"
"1Институт географии им. В. Б. Сочавы СО РАН, 664033, Иркутск, ул. Улан-Баторская, 1, Россия maksimpavlov_v@mail.ru 2Санкт-Петербургский государственный университет, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, Россия savelieval@mail.ru"
Ключевые слова: Байкал, эрозия, аккумуляция, затопление, субаэральная дельта, гипсометрическая модель, Baikal, erosion, accumulation, inundation, subaerial delta, hypsometric model
Страницы: 128-136 Подраздел: ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В БАССЕЙНЕ ОЗЕРА БАЙКАЛ
Исследовано изменение субаэральной поверхности дельты р. Селенги, которое происходит под действием изме няющегося уровня оз. Байкал, эрозионно-аккумулятивной деятельности, водности реки и, вероятно, тектонических процессов. Выявлено, что увеличение абсолютных отметок поверхности дельты с 1956 г. вызвано неоднократными затоплениями пойм и террас речными водами в многоводные периоды. Отмечены береговые обнажения с несколькими горизонтами погребенных почв в центральной части дельты. Проведено радиоуглеродное датирование костей лошади и спорово-пыльцевой анализ разреза аллювиально-дельтовых отложений. Осуществлен ретроспективный анализ то пографических карт, лоций, космических снимков. Для сравнительной характеристики построены гипсометрические модели и модель развития эрозионно-аккумулятивных процессов. Оценено изменение площади дельты, длины береговой линии, заозеренности и густоты речной сети дельты и ее секторов. Полученные результаты могут свидетельствовать о тектонической природе сокращения площади Среднеустьевского сектора за счет уплотнения обводненных грунтов. С 1956 г. средняя высота поверхности дельты увеличилась на 0,8 м в результате накопления аллювиальных отложе ний в основном в центральной части, периферия дельты продолжает затапливаться в Среднеустьевском секторе на глубину от 0,5 до 1,5 м. На основе экспериментальных наблюдений дана характеристика скорости эрозионно-акку мулятивных процессов. В основных рукавах дельты скорость береговой эрозии оценивается как средняя - до 3 м/год в центральной части. В вершине дельты отмечен интенсивный размыв берегов - 10 м/год и более. В настоящее время происходит перестройка русловой сети, образование новых узлов бифуркации и проток.
Г.С. ПЕВНЕВА, Н.Г. ВОРОНЕЦКАЯ
Институт химии нефти СО РАН, Томск, Россия pevneva@ipc.tsc.ru
Ключевые слова: крекинг, насыщенные и ароматические углеводороды, смолы, асфальтены, состав
Страницы: 230-236
Исследованы изменения состава SARA (Saturates, Aromatics, Resins, Asphaltenes) фракций - насыщенных и ароматических углеводородов, смол и асфальтенов - метановой нефти Зюзеевского месторождения (Республика Татарстан) в процессе термического крекинга. Крекинг фракций проводили при 450 °С в течение 120 мин в изотермических условиях. Получены данные по материальному балансу процесса, составу жидких и газообразных продуктов крекинга. Показано, что углеводородный состав жидких продуктов и выход побочных - твердых и газообразных - продуктов зависит от состава исходных SARA фракций. Так, при крекинге фракции асфальтенов выход твердых продуктов максимален, а наибольшее количество газов образуется при крекинге фракции смол. Установлено, что в процессе крекинга SARA фракций происходит новообразование тех компонентов, которые изначально отсутствовали в реакционной среде. Показано, что на содержание и состав продуктов термолиза смол и асфальтенов оказывают влияние структурные особенности их молекул.
А.А. Чернов1,2, А.А. Левин1,3, Т.П. Адамова1,4 1Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия chernov@itp.nsc.ru 2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия 3Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева, Иркутск, Россия lirt@mail.ru 4Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Новосибирск, Россия adamova@niic.nsc.ru
Ключевые слова: лазерно-индуцированное кипение, паровой пузырек, недогретая жидкость, затопленная струя
Страницы: 365-373
Объектом экспериментального исследования является паровой пузырек, образованный в недогретой жидкости в результате поглощения лазерного излучения, передаваемого в рабочий объем посредством тонкого оптоволокна. Эволюция пузырька характеризуется его быстрым ростом и схлопыванием с генерацией горячей затопленной струи. Рассмотрены некоторые особенности исследуемого процесса применительно к области медицины. В качестве рабочей жидкости используется физраствор. Показано, что при тех же условиях (мощность излучения, диаметр оптоволокна и начальная температура жидкости) размеры, которых достигает образующийся в физрастворе паровой пузырек, значительно меньше, чем в чистой воде. Выявлено существенное влияние формы наконечника оптоволокна на характер исследуемого процесса.
Ш. Хуссаини1, А.М. Тита1, С. Курсуноглу2, Н. Курсуноглу2, С. Топ3, М. Кая1 1Эскишехирский университет Османгази, Эскишехир, Турция 2Батманский университет, Батман, Турция sait.kursunoglu@batman.edu.tr 3Университет Абдуллы Гюля, Кайсери, Турция
Ключевые слова: Серебро, тиосульфат аммония, сульфат меди, прогнозирование с помощью нечеткой логики, хвосты флотационного обогащения
Страницы: 153-164
Рассмотрен метод выщелачивания серебра. Установлена высокая доля растворения серебра 89.7% при концентрации тиосульфата аммония 30 г/л, концентрации сульфата меди 0.5 г/л, температуре выщелачивания 25 °C, продолжительности выщелачивания 4 ч. Построена модель прогнозирования условий растворения серебра на базе нечеткой логики. В качестве критериев выбраны: концентрация тиосульфата аммония, сульфата меди и продолжительность выщелачивания. Данная модель хорошо согласуется с экспериментальными данными. Полученные результаты позволяют применять моделирование на базе нечеткой логики для прогнозирования параметров выщелачивания серебра из хвостов обогащения.
Ю. Л. Чэнь1, С. Ли1, Ц. Я Лю1, И. Ч. Чзан1, С. Х. Чэнь2 1Технологический университет г. Хэфэй, Хэфэй, Китай chenyuanlong@hfut.edu.cn 2Университет им. Цзяньчжу провинции Аньхой, Хэфэй, Китай xhenxh@163.com
Ключевые слова: лазерный переплав поверхностного слоя, нержавеющая сталь марки 304, скорость сканирования, переплавленный слой
Страницы: 152-160
Изучено влияние скорости лазерного сканирования при переплаве поверхностного слоя нержавеющей стали марки 304 на его микроскопическую морфологию, твердость, шероховатость, адгезию и коррозионную стойкость. Данные проведенных экспериментов показывают, что в результате лазерного переплава поверхность подложки из нержавеющей стали марки 304 упрочняется. Установлено, что твердость по Виккерсу подложки до переплава равна 185, максимальная твердость после переплава - 248,9. С увеличением скорости сканирования шероховатость поверхности постепенно уменьшается, сила сцепления сначала увеличивается, а затем уменьшается. Максимальная сила сцепления составляет 26,1 Н. При скорости сканирования, равной 20 мм/с, распределение фаз в переплавленном слое более равномерное. Максимальный потенциал самокоррозии переплавленного слоя равен -718 В, плотность тока, при которой происходит самокоррозия, - 3,872 А/см2. Показано, что в результате лазерного переплава свойства поверхностного слоя нержавеющей стали марки 304 улучшаются.
М.А. Макушин
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия mihmakush@mail.ru
Ключевые слова: угольная отрасль, запрет, страны Евросоюза, энергетический уголь, Кемеровская область, Республика Хакасия
Страницы: 144-153
Рассмотрено влияние санкционной политики стран Европейского союза на импорт российского угля. Вероятные финансовые и объемные потери российской угольной отрасли оценены по данным ФТС России, Международного энергетического агентства и ОАО «РЖД». Выявлено, что Россия может недопоставить в страны ЕС 49,35 млн т угля (22 % экспорта угольной продукции России в 2021 г.), что эквивалентно 3,84 млрд долл. (20 % в объеме экспорта угля). В наибольшей степени запрет на импорт угля затронет Кемеровскую область и Республику Хакасию (ЕС составляет около 30 % в структуре поставок и 25-30 % в структуре денежных поступлений). Запрет на импорт практически не затронет Республику Саха (Якутия), Сахалинскую область, Хабаровский край и Забайкальский край. Наибольший удар в сокращении объемов поставок в Европу придется по крупным холдингам Кемеровской области, Новосибирской области и Республики Хакасия. Установлено, что в долевом отношении в большей степени пострадают менее крупные компании - в структуре их экспортных поставок страны ЕС занимали более 50 %. Возможны три основных сценария развития взаимодействия российского и мирового угольного рынков: инерционный (сохранение доли европейских стран в реальной структуре поставок за счет заключения соглашений с турецкими трейдерами), трансформационный (полное переключение поставок на новые рынки: азиатские гиганты Китай и Индию, Ближний Восток в лице Турции, Юго-Восточную Азию или новые африканский и американский рынки), а также инерционно-трансформационный (постепенное замещение европейского рынка азиатским и новыми африканским и американским).
В.Г. Султанов1, С.В. Дудин1, В.А. Сосиков1, С.И. Торунов1, Е.В. Василёнок2, А.В. Размыслов1, Д.Ю. Рапота1 1Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, Черноголовка, Россия sultan@ficp.ac.ru 2Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Ключевые слова: детонационная волна, кривизна фронта, ударная волна, взрывчатое вещество, математическое моделирование, уравнение состояния
Страницы: 131-140
При использовании метода многоточечного инициирования боковой поверхности цилиндрического заряда в сечении, перпендикулярном оси, формируется детонационная волна со сложной газодинамической структурой, имеющая форму многоугольника с вершинами в местах сопряжения волн. Стороны многоугольника всегда выпуклые по направлению к оси заряда. Для получения гладкой цилиндрической детонационной волны с обратной кривизной предложено использовать в точках инициирования специальные устройства- линзы из инертного материала. Экспериментально определены динамические характеристики материала, и обоснован метод построения профиля линзы. Проведено математическое моделирование работы узла инициирования и формирования цилиндрической детонационной волны в заряде. Показаны особенности работы одиночного узла инициирования и узла, входящего в состав экспериментальной сборки. Представлена динамика осесимметричного сжатия сходящейся детонационной волной, проведено ее сравнение с расчетами.
И. Ю. Рассказов, Ю. А. Архипова, В. Г. Крюков, А. Ф. Волков
ХФИЦ ДВО РАН, Хабаровск, Россия adm@igd.khv.ru
Ключевые слова: Минерально-сырьевая база, горнопромышленный комплекс, недропользование, инфраструктурные проекты
Страницы: 149-158
Рассмотрена минерально-сырьевая база Дальневосточного региона России по запасам и объемам добычи отдельных видов полезных ископаемых. Приведены ключевые проблемы недропользования, осложняющие развитие горного комплекса на современном этапе. Показаны перспективы развития минерально-сырьевого сектора на основе создания перерабатывающих производств и перехода от добычи сырья к получению продукта с высокой степенью переработки. Определена экономическая целесообразность недропользования, которая зависит от профессионального корпоративного управления, транспортной и энергетической инфраструктур, научного обоснования, а также развития отечественной перерабатывающей промышленности, использующей продукцию добывающего комплекса. Предложены основные направления пространственного развития недропользования. Представлены крупные инфраструктурные проекты, первоочередная реализация которых будет способствовать росту социально-экономического состояния регионов Дальневосточного федерального округа. Особое внимание уделено развитию кадрового потенциала и практическому внедрению научного сопровождения горнопромышленного комплекса в регионе.
Методом дифференциальной сканирующей калориметрии проведено экспериментальное исследование теплоемкости сплавов Mg-Ca с содержанием 10,50, 33,34 и 73,00 ат. % Ca, перспективных для использования в различных практических приложениях (биосовместимые и биоразлагаемые сплавы, сверхлегкие конструкционные материалы, анодные материалы, материалы-абсорбенты водорода и др.). Получены новые достоверные экспериментальные результаты по удельной теплоемкости в интервале температур от 190 до 576 - 692 K в твердом состоянии. Оцениваемая погрешность полученных данных составила 2 - 3 %. Разработаны справочные таблицы температурных зависимостей удельной теплоемкости сплавов Mg-Ca. Установлено, что в широком интервале температур теплоемкость твердых магниево-кальциевых сплавов с высокой точностью может быть оценена с использованием правила Неймана - Коппа.
Поскольку в современном спорте высоких достижений техническая составляющая является определяющей, в лыжных гонках важным элементом оказывается скользящая поверхность беговых лыж. Проведен обзор работ по механике скольжения, рассмотрены современные способы его улучшения, а также перспективы развития данного направления в современных энергетических и экологических условиях. Проведен подробный анализ различных факторов, влияющих на механику скольжения, в частности альбедо снежного покрова, микрошероховатость скользящей поверхности лыж
"С. Сабзпушан1,2, М.Р. Морад3"
"1Фрайбургский университет, Фрайбург, Германия seyedali.sabzpoushan@livmats.uni-freiburg.de 2Технологический университет им. Шарифа 3Технологический университет им. Шарифа, Тегеран, Иран morad@sharif.edu"
Ключевые слова: тепловая машина с циклом Брайтона на солнечной энергии, КПД цикла, регенеративный цикл, потери на излучение, нелинейность процесса теплообмена
Страницы: 809-822
В представленной работе выполнено моделирование теплового баланса для солнечной установки на основе цикла Брайтона с рекуперацией тепла. Изучено влияние линейного и нелинейного подходов к конвективному теплообмену и теплообмену излучением для случаев горячего и холодного теплового резервуаров. Также при моделировании рассматривались варианты тепловых потерь для цикла Брайтона солнечной установки, что является дополнением к схожему анализу для цикла Карно. Для различных моделей сравнивался общий КПД системы. Исследовано влияние шести значимых температур теплового двигателя и проведена оценка влияния этих температур на КПД коллектора, термический КПД и эффективность всей системы. Выполнено сравнение общей эффективности системы для различных реализованных моделей. Кроме того, проведен анализ конкретного примера и оценена важность рассмотрения нелинейного теплообмена при вычислении термического КПД для закрытого цикла Брайтона при различных температурах горячего источника. Такой подход полезен для оценки перспективных тепловых циклов на путях ускорения прогресса генерации энергии с пониженным углеродным следом.
Разработано новое устройство для мокрого магнитного обогащения - магнитный гидроциклон, позволяющий выделять магнитную фракцию из быстро движущегося криволинейного потока пульпы. Преимуществами магнитного гидроциклона являются высокая удельная производительность и простота конструкции, определяющая надежность устройства. Схема расчета прогнозируемых показателей процесса магнитного гидроциклонирования представляет собой методику оценки возможности извлечения магнитных частиц в зависимости от геометрических размеров аппарата, изменения параметров магнитного поля, скорости потока и физических параметров частиц. Приведено сравнение параметров процесса и результатов обогащения, полученных путем расчета и испытаний магнитного гидроциклона. Предложенное устройство рекомендуется для применения в технологических схемах обогащения железистых кварцитов и других руд, обладающих выраженными магнитными свойствами. При использовании магнитной системы, позволяющей поднять уровень магнитной индукции до 5 -10 Тл, возможно извлечение слабомагнитных минералов.
Ключевые слова: метановоздушное пламя, метод крупных вихрей (LES), вязкостные модели подсеточного масштаба, модели горения подсеточного масштаба, пламевихревое взаимодействие
Страницы: 135-149
Экспериментально и численно исследовалась динамика предварительно перемешанного метановоздушного пламени в камере с препятствием. Эксперименты выполнялись с использованием высокоскоростной видеокамеры и измерений датчиком давления. Для численного моделирования были выбраны три вязкостные модели подсеточного масштаба и три модели горения подсеточного масштаба. Проведено сравнение результатов моделирования с данными экспериментов. Высокоскоростное фотографирование выявило четыре типичные стадии распространения пламени. При прохождении фронта пламени через препятствие образуются два отдельных вихря пламени. Закрученное пламя является результатом пламевихревого взаимодействия. Кроме того, режим горения меняется с морщинистого на складчатые языки пламени и окончательно переходит в режим тонкой реакционной зоны.
О.В. Кудрявцева, К.С. Ситкина, А.В. Барабошкина
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия olgakud@mail.ru
Ключевые слова: углеродоемкость, низкоуглеродное развитие, модель «затраты-выпуск», Цели устойчивого развития, возобновляемая энергетика, леса Арктической зоны РФ
Страницы: 144-155
Рассмотрены подходы к построению системы индикаторов, отражающей состояние и динамику перехода к низкоуглеродному развитию России. Проанализирована система индикаторов, демонстрирующих прогресс в достижении Целей устойчивого развития ООН в контексте перехода к низкоуглеродной экономике. В рамках исследования предложены и частично рассчитаны дополнительные показатели, рекомендуемые к включению в систему (например, углеродный след потребления и производства в России в целях получения показателя чистого экспорта углерода). Объем выбросов СО2, заключенных в произведенных товарах и заложенных в экспорте, рассчитан на основе модели «затраты-выпуск». Кроме того, рассмотрены показатели поглощения углекислого газа лесами регионов Арктической зоны РФ. Данный показатель получен на основе конверсионно-объемных коэффициентов в разрезе групп возраста. Рассмотрен опыт Китая и Германии в сфере развития возобновимой энергетики, проанализированы показатели энергоемкости регионов России, рассчитаны показатели поглощения парниковых газов лесами, даны предложения по совершенствованию системы показателей низкоуглеродного развития. В ходе исследования выявлен значительный разрыв между производственными и потребляемыми выбросами углекислого газа, который определяется большим экспортом и низким импортом выбросов, при этом выявлено, что объем поглощения углерода лесами Арктической зоны РФ составляет 168,8 млн т СО2 в год. Предлагаемая система индикаторов перехода к низкоуглеродному развитию для различных уровней дополняет известную систему индикаторов низкоуглеродного сегмента Целей устойчивого развития такими актуальными показателями, как прирост мощностей для производства электроэнергии из возобновляемых источников, доля общественного транспорта, работающего на электроэнергии, поглощение углерода экосистемами. В настоящий момент в ней отображены десять показателей, представляющих четыре основные направления (энергоемкость, углеродоемкость, внедрение более чистых источников энергии, поглощение углерода экосистемами).
М. С. Элмосбахи, М. Хамди, М. Хазами
Исследовательско-технологический центр энергетики, Хаммам-Лиф, Тунис elmosbahi.mohamed@gmail.com
Ключевые слова: солнечная тепловая трубка, коэффициент заполнения, вакуумная трубка
Страницы: 144-158
Проведено исследование тепловых характеристик системы двухфазного закрытого термосифона, в котором в качестве рабочей жидкости используется метанол. Изучено влияние электрической тепловой мощности, объема заполняющей жидкости, расхода жидкости, угла наклона трубки и температуры охлаждающей воды на температуру на выходе из трубки. Проведены исследования при различных значениях объема заполняющей жидкости в диапазоне от 4 мл (объем наполовину заполненного испарителя) до 9 мл (объем переполненного испарителя). Рассматривались значения массового расхода жидкости в диапазоне 0,2÷0,7 кг/мин, значения мощности подводимого тепла в диапазоне 13,0÷41,4 Вт и значения температуры охлаждающей воды в диапазоне 15÷35 ° С. Установлено, что оптимальное заполнение трубки жидкостью обеспечивает наилучшую температуру на выходе, при этом коэффициент теплопередачи составляет от 64 до 71 %. Исследовано влияние изолированной адиабатической зоны на распределение температуры вдоль тепловой трубки
М.С. ФУФАЕВА, Е. КИМ, В.С. ОВСЯННИКОВА, В.Н. МАНЖАЙ, Л.К. АЛТУНИНА
Институт химии нефти СО РАН, Томск, Россия maria81@ipc.tsc.ru
Ключевые слова: поливиниловый спирт, картофельный крахмал, криогель, упругость, биодеструкция, экология
Страницы: 601-607
Предложены составы для формирования трехкомпонентных упругих криогелей на основе водных растворов поливинилового спирта (ПВС) и картофельного крахмала. Показано, что вязкость водных растворов зависит как от вида полимера, так и от суммарного содержания полимеров в системе. Модуль упругости трехкомпонентных криогелей зависит от концентрации в них крахмала и повышается от 5 до 15 кПа при добавлении 1-5 мас. % последнего. При введении в матрицу двух- и трехкомпонентных криогелей дисперсного материала (почвы), вследствие высокой адгезии полимера к наполнителю, получили наполненные криогели, модуль упругости которых в 16 раз больше, чем у криогелей без наполнителя. Введение 5 мас. % картофельного крахмала в состав криогеля ПВС увеличило время его полного высыхания на воздухе на одни сутки, а при хранении в воде - повысило его деструкцию на 5 % за неделю. Поведение двухкомпонентных криогелей при их хранении в воде резко различалось: криогель ПВС не менял массу, потеря массы для криогеля картофельного крахмала составила 11 % за неделю. В почвенном тесте под действием аборигенной почвенной микрофлоры показано снижение массы трехкомпонентных криогелей на 75-89 % за счет потери влаги и деструкции. Потеря массы двухкомпонентного криогеля на основе ПВС составила порядка 60 %. Тестирование почв на фитотоксичность после деструкции трехкомпонентных криогелей выявило снижение всхожести белой горчицы (Sinapis alba L.) на 2-10 % относительно контрольного опыта, в зависимости от содержания крахмала, а контрольного двухкомпонентного криогеля ПВС - на 18 %. Криоструктурирование верхнего почвенного слоя криогелем ПВС привело к повышению сухой надземной массы растений на 3.2 % по сравнению с контролем, криогелем картофельного крахмала - на 7.1 %, криогелем на основе ПВС и картофельного крахмала - на 9.4 %.
Методом просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения измерены термические свойства жидких сплавов индий-свинец с содержанием 20 и 33 ат. % Pb при температурах от линии ликвидуса до 880 K. Рассчитаны скачки плотности сплавов при фазовом переходе «твердое тело - жидкость». Проведено сравнение экспериментальных значений мольного объема и объемного коэффициента теплового расширения расплавов с результатами расчета по законам для идеального раствора и данными других авторов.
"Ф. Гань1,2, Л. Гао1, Х. Дай1, Б. Рао1, Ц. Бай2"
"1Куньминский университет науки и технологии, Куньмин, Китай gfr3316@126.com 2Юньнанский Институт энергетических технологий, Цюйцзин, Китай"
Ключевые слова: Технологическая минералогия, медно-никелевая руда, бедная руда, рациональное использование рудных запасов
Страницы: 140-151
Рассмотрена методика рационального использования запасов бедных руд с низким содержанием меди и никеля. В результате минералогического анализа руды выявлено, что наиболее ценными элементами, входящими в состав руды, являются Cu и Ni, весовое содержание которых составляет 0.16 и 0.39 % соответственно. Основным медьсодержащим минералом является халькопирит, а основным никельсодержащим минералом - пентландит, в малом количестве распределенный в рудном сырье. Исходя из свойств руды, предложена следующая технология обогащения: одностадийное измельчение → основная коллективная медно-никелевая флотация → сепарация меди и никеля. В результате сепарации получен медный концентрат с массовым содержанием меди 17.08 % и никелевый концентрат с массовым содержанием никеля 4.63 %. Настоящая работа предлагает низкозатратное техническое решение для рационального использования полиметаллических парагенетических минеральных запасов.
"А.А. Борискин1,2, А.А. Васильев1,2"
"1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия gasdet@hydro.nsc.ru 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия"
Ключевые слова: кинетические данные для детонации, задержка воспламенения за стационарными и затухающими ударными волнами, реинициирование при отражении волны
Страницы: 123-135
Формальный перенос кинетических данных, полученных при исследовании процессов воспламенения и низкоскоростного горения, на сверхзвуковые детонационные процессы чаще всего приводит к заметному занижению расчетных значений критической энергии инициирования, размеров детонационных ячеек и других размерных параметров детонации по сравнению с экспериментальными данными. Это заметно снижает достоверность расчетных предсказаний поведения горючей системы. Обусловленные неустойчивостью неодномерность, неоднородность и пульсирующий характер многофронтовой детонационной волны делают практически невозможными достоверные экспериментальные измерения кинетических параметров горючих смесей в условиях детонации. В данной работе предложен и апробирован способ обойти вышеуказанные ограничения с помощью методики, максимально приближенной к детонационным условиям. Методика базируется на использовании для инициирования горючей смеси затухающей ударной волны вместо классического способа использования стационарной ударной волны. Такая затухающая волна образуется при срыве реакции за стационарно распространяющейся детонационной волной при ее переходе из канала постоянной ширины в резко расширяющийся канал (так называемая дифракция детонационной волны). Обсуждены основные моменты подобной методики, сделаны необходимые оценки, проведена экспериментальная проверка, представлены полученные результаты.
О.И. Гусев1, В.С. Скиба1,2, Г.С. Хакимзянов1, Л.Б. Чубаров1 1Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, Новосибирск, Россия gusev_oleg_igor@mail.ru 2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, Россия vassiliyskiba@gmail.com
Ключевые слова: уединенная волна, полупогруженное тело с прямоугольным сечением, двумерные и одномерные уравнения мелкой воды, условия сопряжения, заплеск, силовое воздействие
Страницы: 119-132
Представлены результаты численного моделирования в рамках двумерной модели мелкой воды взаимодействия уединенной волны с неподвижным полупогруженным телом с прямоугольным поперечным сечением. Сопоставление этих результатов с результатами расчетов на основе модели безвихревых трехмерных течений показало, что при малых амплитудах набегающей волны точность моделирования является удовлетворительной. Установлено, что пренебрежение дифракцией уединенной волны на поверхности цилиндра при использовании одномерной модели мелкой воды приводит к завышенным оценкам максимальных величин заплеска волны на грани цилиндра и силовых нагрузок на него
Ю.В. ХАРИТОНОВ1, Д.А. ПЕТРОВА1, Э.Э. ШУЛЬЦ1, М.А. ПОКРОВСКИЙ2, А.Г. ПОКРОВСКИЙ2 1Новосибирский институт органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН, Новосибирск, Россия khariton@nioch.nsc.ru 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия miha.pokrovsky@gmail.com
Ключевые слова: дитерпеноиды, ламбертиановая кислота, реакция Манниха, цитотоксичность
Страницы: 737-745
15-Ацетил- и 16-ацетилфуранолабданоиды получены ацетилированием метилового эфира ламбертиановой кислоты уксусным ангидридом в присутствии Mg(ClO4)2 и использованы как ключевые соединения для синтеза 15- или 16-(3-аминопропаноил)метилламбертианатов. Предложенный подход включал силилирование 15-ацетил- или 16-ацетилметилламбертианата и реакцию Манниха образующегося силилового эфира енола с N,N-дизамещенными метилениминиевыми солями. Синтезированные соединения обладали цитотоксичностью на линиях опухолевых клеток CCRF CEM, MCF7 и PC-3 (МТТ-тест). Соединения, содержащие 3-морфолинопропаноильный или 3-пирролидинопропаноильный заместитель в положении С-16 метилламбертианата, селективно ингибировали рост клеток Т-клеточного лейкоза человека (GI50 составило 5.8-6.1 мкM) и проявляли на порядок большую цитотоксичность, чем исходное соединение - ламбертиановая кислота.
"Е.В. Федосеева1, Ю.Д. Сергеева2, В.Д. Волкова2, Д.И. Стом3,4, В.А. Терехова2"
"1Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН, Москва, Россия elenfedoseeva@gmail.com 2Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия 3Байкальский музей СО РАН, Листвянка, Россия 4Сургутский государственный университет, Сургут, Россия"
Ключевые слова: загрязнение почвы, патогены, антагонизм, метод встречных культур, эффективные концентрации, гормезис
Страницы: 921-935
Известные факты повышения доли фитопатогенных форм микромицетов в почвах, загрязненных тяжелыми металлами (ТМ), делают актуальными исследования механизмов их резистентности, что важно для выбора эффективных средств борьбы с возбудителями болезней растений. Не менее актуальными и нуждающимися в изучении остаются вопросы взаимодействия металл-резистентных фитопатогенов с непатогенными видами на фоне загрязнения. В лабораторных экспериментах с чистыми культурами четырех видов грибов (фитопатогенные штаммы Alternaria alternata и Fusarium oxysporum и непатогенные Trichoderma harzianum и Clonostachys rosea) исследовали резистентность к катионам Cu, Zn, Pb, по отдельности добавленных в питательную среду с разным содержанием доступного углерода (сахарозы). Измеряли рост колоний, активность спорообразования и накопление биомассы. Рассчитывали эффективные концентрации, приводящие к 50%-му ингибированию параметров роста, - EC50. Исследуемые грибы проявляли различную устойчивость к ТМ. T. harzianum и C. rosea были более устойчивы к Zn и Pb при любом содержании доступного углерода. Наиболее устойчивы к Cu были пары A. alternata - C. rosea и T. harzianum - C. rosea на средах с меньшим и большим содержанием углерода соответственно. При этом для всех грибов Zn и Pb оказались менее токсичны, чем Сu. Антагонистическая активность, оцененная методом встречных культур на средах с добавлением ТМ, зависела как от ростовых характеристик, так и от выявленной устойчивости вида к ТМ. Активность быстрорастущего T. harzianum как территориального антагониста стимулировалась внесением Zn и Pb. Медленнорастущий C. rosea проявлял конкурентоспособность благодаря высокой устойчивости к ТМ. Сделан вывод о необходимости учета видовой устойчивости к ТМ для прогноза развития взаимоотношений патогенных и непатогенных видов в грибных сообществах на фоне загрязнения почвы.
Г.А. Иванова, Е.К. Кисиляхов
"Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН - обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия gaivanova@ksc.krasn.ru"
Ключевые слова: пирогенные факторы в бореальных лесах Евразии, мониторинг лесных пожаров, международное сотрудничество
Страницы: 155-164
Представлены итоги 30-летнего международного сотрудничества по проблеме лесных пожаров с учеными из стран Европы и Америки, включающего международные конференции, встречи, совместные экспериментальные исследования по моделированию лесных пожаров и мониторингу послепожарной сукцессии в бореальных лесах Сибири. В 1993 г. в Красноярском крае был проведен Борский эксперимент по изучению горения биомассы в среднетаежном сосняке, представляющий собой смоделированный контролируемый высокоинтенсивный лесной пожар. Полученные экспериментальные данные по параметрам поведения огня и пожарным эмиссиям позволили осуществить послепожарный мониторинг и оценить последствия воздействия пожара на компоненты леса. Борский эксперимент был уникален своими размерами и продолжительным мониторингом послепожарного лесовосстановления. В 1996 г. начались совместные международные исследования по проведению контролируемых выжиганий вырубок с целью снижения пожарной опасности и стимулирования лесовосстановительных процессов на вырубках в равнинных и горных пихтарниках разнотравно-зеленомошных. Для изучения воздействия пожаров на компоненты экосистемы в этот же период проводились эксперименты по моделированию пожаров разной интенсивности в южно- и среднетаежных сосняках. По уровню комплексных исследований и глубине их проработки эксперименты уникальны и проведены для бореальных лесов России впервые. После контролируемых выжиганий и экспериментов проводился мониторинг за процессом послепожарного лесовосстановления. Научное сотрудничество и обмен опытом с коллегами из других стран обогатили отечественную лесную пирологию зарубежным опытом и знаниями, а также сделали результаты исследований российских ученых доступными международной научной общественности.
Исследовано комбинированное взрывное и реагентное воздействие на сцементированную минеральную массу, моделирующую рудный массив, осуществляемое путем размещения зарядов взрывчатого вещества внутри растворов реагентов. Предварительная взрывоинъекционная обработка модельного материала различными активными реагентными комплексами приводит к предокислению содержащейся в нем меди, что повышает эффективность процессов ее последующего выщелачивания. Максимально достигнутый прирост выхода меди в продуктивный раствор относительно контрольного значения составил 83 %. Для предокисления меди, входящей в состав модельного материала, в процессах комбинированного взрывного и реагентного воздействия применялись: электроактивированный раствор гидрокарбоната натрия и перекиси водорода, смесь гидроксида натрия и перекиси водорода, гипохлорит натрия, а также дистиллированная вода. В качестве комплексообразователя для выщелачивания меди использовался реагент “Золотая цикада” (Jin Chan) - стандартный и активированный. Установлено, что активация раствора бикарбоната натрия с применением его электрохимической обработки, перед вводом в него комплексообразователя, позволяет более эффективно извлекать медь из подготовленного взрывоинъекционной обработкой модельного материала.
А.В. Кадетова, А.А. Рыбченко
Институт земной коры СО РАН, Иркутск, Россия kadetova@crust.irk.ru
Ключевые слова: антропогенная нагрузка, природные параметры, аттрактивность, качество пляжей, рекреационные территории
Страницы: 148-159
Предложена методика оценки привлекательности пляжей в качестве инструмента контроля за их состоянием при управлении прибрежными территориями. Данный подход был разработан и применяется для оценки пляжей морей и океанов в популярных туристических местах, таких как Испания, Мальта, Куба, Турция и др. Расчет привлекательности основан на экспертной оценке 26 параметров пляжей (18 природных и 8 антропогенных). Эта методика для оценки эстетической привлекательности пляжей побережья оз. Байкал была применена впервые. Она опробована на популярных местах отдыха местных жителей и туристов, оценка проведена для 21 пляжа. По результатам исследования пляжи были разделены на пять классов. Установлено, что приуроченность пляжных зон к охраняемым территориям оказывает положительное влияние на оценку привлекательности, большинство пляжей первого класса находятся в национальных парках. Антропогенная нагрузка, напротив, снижает уровень привлекательности, например пляжи четвертого и пятого классов расположены в пределах городских территорий. Городская застройка, автомобильный трафик, шум уменьшают привлекательность пляжей. Антропогенные параметры, в отличие от природных, способны легко изменяться, их контроль позволяет управлять привлекательностью пляжей. Результаты оценивания показали высокий потенциал природных ландшафтов оз. Байкал, который связан с такими особенностями природной среды, как горное обрамление озера, зрелая древесная растительность, прозрачная вода, наличие геологических памятников, дюнных комплексов, песчаных пляжей, а также с низкой антропогенной нагрузкой.
Получены модельные выражения для коэффициента концентрационной диффузии и фактора термической диффузии бинарной смеси, подчиняющейся уравнению состояния Ван-дер-Ваальса. Для расчета по модели при повышенном давлении (плотности) требуются параметры уравнения состояния смеси и ее фактор термодиффузии в низкоплотном идеально-газовом состоянии. Рассмотрено поведение модельных соотношений в зависимости от давления вдоль изотерм. Вблизи критического состояния модельный коэффициент диффузии имеет минимум, а коэффициент термодиффузии - максимум. Выполнено сопоставление моделей диффузии и термодиффузии при повышенном давлении с экспериментальными данными для ряда смесей. Показано их качественное и, в целом, количественное согласие при различных температурах и концентрациях компонентов. Уравнение Ван-дер-Ваальса недостаточно корректно при описании эксперимента по сжимаемости и фазовому равновесию при высоком давлении. Для этого требуются более сложные и гибкие его модификации. Приведены обобщающие выражения для модельных характеристик диффузии бинарной смеси на случай таких уравнений состояния.
В работе проведен анализ картин течения при обтекании модели здания кубической формы. Сопоставлены расчетные и экспериментальные данные для задач различного масштаба. Геометрические размеры моделей варьируются от 0,025 до 6 м, при этом диапазон чисел Рейнольдса в анализируемых данных составляет от 104 до 106. Показана масштабируемость задачи, что дает основание для проведения лабораторных трубных экспериментов.
Отражен первый опыт разработки легенды и построения среднемасштабной «Карты населения мышевидных грызунов Приморского края» масштаба 1:800 000 для Дальнего Востока России. Основой работы выступили собственные материалы по пространственному распределению мелких млекопитающих, собранные авторами в 1973-2004 гг., и литературные данные (проанализированный объем составил более 22 000 грызунов 12 видов). Главный принцип, заложенный в работе, - ландшафтно-биотопический, когда в основу легенды карты положено местообитание. Разработана легенда, базирующаяся на принципах Н.В. Тупиковой. Пиктограммы, предложенные ею, представляют собой наглядную альтернативу текстовым рубрикациям карты. Видовые градации численности были нами обобщены и сокращены до трех (низкая, средняя, высокая). Их смысловое содержание отражает максимальное значение численности, зафиксированное в конкретном типе местообитания, и стало индивидуальным для каждого вида в отдельности. Легенда позволила оценить поливариантность населения, обусловленную асинхронностью динамики входящих в них видов (выделы с такими структурами могут характеризоваться повышенной неустойчивостью). Проведен анализ данных, при котором принималось во внимание все структурное разнообразие сообществ в годы популяционных пиков, что не связывалось с закономерными изменениями населения, наблюдаемыми при сменах популяционных фаз численности. Показана трансформация структуры животного населения в природно-антропогенных сукцессионных рядах основных растительных формаций для придания карте прогнозных и ретроспективных возможностей.
Проведено исследование нелинейных колебаний, выпучивания и аэроупругости тонкой композитной пластины. Рассмотрены способы симметричной и антисимметричной укладки различного количества слоев под различными углами в диапазоне от 0 до 90°. Изучено поведение пластины при постоянных и переменных тепловых нагрузках с учетом зависимости коэффициента удельной теплоемкости и модуля упругости от температуры. Исследовано влияние на поведение пластины наличия в ней дефектов геометрии. С использованием метода Галеркина система дифференциальных уравнений в частных производных сведена к системе обыкновенных дифференциальных уравнений, которая решена методом Рунге - Кутты
С.А. Кондратьев1, Н.П. Мошкин2,3 1Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия kondr@misd.ru 2Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия 3Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: Флотационное обогащение, минеральная частица, пузырек газа, поверхностные колебания газового пузырька, вязкая жидкость
Страницы: 143-154
Рассмотрена динамика газового пузырька с минеральной частицей в слабовязкой жидкости. Модель взаимодействия газового пузырька и минеральной частицы представлена сопряженной системой дифференциально-алгебраических уравнений. Описание динамики возмущений системы проводится на основе лагранжева формализма. Модель учитывает колебания поверхности пузырька и прикрепленной к ней твердой цилиндрической частицы в бесконечном объеме идеальной несжимаемой жидкости. Капиллярная сила, удерживающая частицу на пузырьке, обусловлена формой поверхности мениска, которая определяет контактный угол. Разложение в ряд по многочленам Лежандра используется для представления малых осесимметричных колебаний системы “частица - пузырек”. Потенциальная и кинетическая энергии комплекса выражаются через коэффициенты этого ряда. Результирующее безвихревое поле скорости позволяет учесть эффект вязкости, принимая в расчет локальные скорости диссипации энергии.
Исследуются эффективные тепловые характеристики композитных материалов, использующихся в теории твердотельного охлаждения. Рассматриваются два класса композитов: слоистые структуры, состоящие из большого количества наноразмерных слоев, и двухфазные зернистые композиты. Предполагается, что границы между средами являются неидеальными. При переходе через них температура испытывает скачок Капицы. Для получения эффективных характеристик слоистых структур используется матричный метод усреднения. Усреднение характеристик зернистых композитов основано на подходе Бруггемана. Получены формулы, учитывающие влияние межслойного сопротивления Капицы на усредненные тепловые характеристики структуры. Найдены выражения для средних значений тепловых источников
Рассмотрены особенности родового состава, численности и расселения эвенков Баргузинского Прибайкалья в период с XVII по XX в. Исследование проводилось с помощью методов культурной географии, использованы данные статистического учета населения, архивные документы и другие исторические источники. В работе также применяется концепция этнокультурного ландшафта, которая позволяет изучать взаимосвязь между сообществом, культурной традицией и местом. Исследование сфокусировано на родовом составе, численности и расселении эвенков с учетом этноконтактных зон и социально-культурных стандартов. Основными источниками данных являются работы исследователей, архивные материалы и полевые исследования авторов. Анализ позволил охарактеризовать процессы формирования численности и идентификации эвенков Баргузинского Прибайкалья. Природный ландшафт оказывает влияние на хозяйство и расселение этнической группы. Выявлена ареальная устойчивость расселения и приуроченность к необходимым природным ресурсам для жизнеобеспечения. Показано, что родовой состав эвенков проявляет относительную стабильность, но в то же время подвержен влиянию миграционной подвижности и межкультурных контактов. Основные районы исторического расселения эвенков связаны с охотничье-промысловым и скотоводческим комплексами. Наибольшая численность эвенков и количество населенных пунктов с долей эвенкийского населения были зафиксированы в дореволюционный период. В советский период произошли изменения в расселении и коренная геокультурная перестройка образа жизни эвенков. С того времени и до настоящего момента продолжается трансформация традиционного уклада жизни и идентичности баргузинских эвенков. На основе историко-географического подхода обобщены данные о расселении эвенкийской этнической группы, приуроченному к скотоводческому и охотничье-промысловому ареалам. Материалы полевых наблюдений подтверждают преемственность исторической памяти, культурных традиций локальных групп, их особенности и значение в обживании пространства. Особенности родового состава и локализации родов баргузинских эвенков XVII-нач. XIX в. повлияли на формирования современного расселения эвенкийского и смешанного населения Баргузинского Прибайкалья.
Рассмотрены способы получения криогелей и гидрогелей из вязкотекучих водных растворов поливинилового спирта (ПВС) и изучены их реологические свойства. Замораживание водного раствора ПВС, выдерживание его при отрицательной температуре и последующее оттаивание при положительной температуре приводит к формированию упругих криогелей. Химическая “сшивка” индивидуальных макромолекул ПВС в пространственные сетки сопровождается переходом водных растворов в гидрогели. Для структурирования полимерных растворов химическим способом использовали тетраборат натрия и глиоксаль. Установлено, что взаимодействие указанных реагентов с функциональными группами полимера подтверждается возрастанием вязкости трехкомпонентных систем “ПВС - глиоксаль - вода” и “ПВС - тетраборат натрия - вода” с течением времени. Исследована кинетика гелеобразования продуктов химических реакций при разных концентрациях. Показано, что в обоих случаях (ПВС - глиоксаль и ПВС - тетраборат натрия) вязкость исследованных систем возрастает с увеличением концентрации низкомолекулярных реагентов. Гидрогели, образованные при положительной температуре, подвергали дополнительному циклу замораживания-оттаивания, получали криогели и исследовали реологические свойства последних. Выявлено, что упругие свойства криогелей более выражены, чем гидрогелей. Гидрогели можно использовать как мгновенно гелеобразующие системы для защиты от опасных химикатов и создания противофильтрационных барьеров в гидротехнических сооружениях, у которых после криогенного воздействия усиливаются упругие свойства.
Д. Тун, Л. Юйвэй
Ляонинский университет, Шэньян, Китай liyuweibox@126.com
Ключевые слова: Природное поле напряжений, алгоритм XGBoost, плотный песчаник, машинное обучение
Страницы: 177-181
Алгоритм машинного обучения XGBoost используется для оценки природного поля напряжений. С применением метода корреляции Пирсона установлено, что характерными параметрами каротажа, наилучшим образом коррелирующими с минимальным значением горизонтального (тектонического) напряжения, являются данные спектрального гамма-каротажа, глубокого каротажа, индукционного каротажа, акустического каротажа, глубина залегания и содержание в породе кальция, а с максимальным значением горизонтального (тектонического) напряжения - глубина, данные спектрального гамма-каротажа, каротажа самопроизвольной поляризации, кавернометрии и плотностного каротажа. Результаты модели XGBoost сравнивались с моделью линейной регрессии, моделью опорных векторов и моделью случайного леса. Для проверки общей способности модели выполнена k -блочная перекрестная валидация. Показано, что алгоритм XGBoost позволяет прогнозировать природные напряжения в породе на основе малого объема исходных данных с точностью 94 % и высоким уровнем генерализации данных. Модель линейной регрессии обладает наибольшей скоростью расчета и минимальной точностью прогнозирования. Модели опорных векторов и случайного леса показали приемлемую точность. Полученные с помощью алгоритма XGBoost результаты универсальны и могут использоваться при решении проблем, связанных с прогнозированием природного поля напряжений в горных породах.
"И.В. Андреева1, А.В. Пузанов1, Ч.Н. Самбыла2"
"1Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия direction-altai@yandex.ru 2Центр биосферных исследований, Кызыл, Россия ubsunur_center@mail.ru"
Ключевые слова: памятник природы, рекреация, сценарное развитие, алгоритм нормирования и мониторинга, способ введения нормы, управление развитием территории
Страницы: 137-143
Исследование посвящено проблеме применения на практике норм рекреационной нагрузки на особо охраняемых природных территориях. Подведены итоги работ по определению допустимой рекреационной нагрузки на экосистемы памятника природы «Озеро Дус-Холь» в Республике Тыва. Представлен краткий критический анализ методической базы определения рекреационных нагрузок на отечественных особо охраняемых природных территориях и показаны методы, позволившие рассчитать нормы нагрузок для зоны исследования. Установленные нормативы нагрузок проанализированы по функциональным зонам особо охраняемой природной территории, пансионатам и необустроенному побережью, ландшафтам. Сделаны выводы о существующей перегруженности побережья посетителями, несоответствии современного уровня развития рекреации потенциалу озера, обусловленности низкой культуры отдыха и «диких» форм материальным несовершенством инфраструктуры, крайне низким уровнем сервиса и отсутствием планового управления. На основе сценарного метода установлены возможные варианты развития памятника природы и всей курортной зоны, в том числе описаны направления взаимодействия факторов и образы возможных состояний побережья озера. По результатам структурного анализа трех наиболее вероятных сценариев (инерционного развития побережья озера (сохранение тенденций, сложившихся к настоящему времени), устройства элементарной инфраструктуры на берегу (следование санитарным и эпидемиологическим нормам) и инновационного развития (создание особой экономической зоны туристско-рекреационного типа республиканского значения)) определены ключевые этапы принятия управленческих решений, позволяющие обеспечить системный контроль за соблюдением норм на практике. Каждый из этапов - нормативное и правовое законотворчество, научная и исследовательская поддержка управленческих решений, экспертиза проектной документации, мониторинг проектных решений - представлены элементарными стандартными функциями государственных учреждений в области науки, охраны природы, управления и контроля. Синтез функций образует систему госконтроля, исключающую в своей деятельности необходимость слежения за пребыванием и поведением индивидуального отдыхающего. Алгоритм нормирования и мониторинга рекреационной нагрузки на особо охраняемых природных территориях предлагается авторами в качестве дискуссионной идеи исследователям в области охраны природы, заповедного дела, администрациям особо охраняемых природных территорий и специалистам природоохранных ведомств.
С.И. Сенашов, И.Л. Савостьянова, А.Ю. Власов
Сибирский государственный университет науки и технологий им. М. Ф. Решетнева, Красноярск, Россия sen@sibsau.ru
Ключевые слова: упругое кручение, многослойный стержень, точное решение, законы сохранения
Страницы: 161-168
Рассмотрен двухслойный стержень с коробчатым сечением, закручиваемый под действием касательных напряжений на угол θ. Предполагается, что деформации в стержне упругие, его боковая поверхность свободна от напряжений. Слои обладают различными упругими свойствами и имеют различную толщину. Линия контакта слоев полагается жесткой, т. е. напряжения на ней совпадают. С помощью законов сохранения построено точное решение, описывающее напряженное состояние данной конструкции. Напряженное состояние определяется в каждой точке поперечного сечения с помощью интегралов по внешним контурам
С целью разработки каталитической технологии переработки угольного метана в водородсодержащий газ проведен термодинамический анализ реакции три-риформинга метана (ТРМ) и исследовано влияние температуры (600-850 °С), времени контакта (0.04-0.15 с), линейной скорости подачи реагентов (80-240 см/мин) и состава реакционной смеси (CH4 / CO2 / H2O / O2 / He = 1 : (0.3-0.5) : (0.2-0.5) : (0.1-0.3) : (2.9-3.2)) на конверсию исходных реагентов и выход целевых продуктов в процессе ТРМ с использованием нанесенного Ni-содержащего катализатора. Отмечено, что с увеличением температуры реакции ТРМ от 600 до 850 °С показатели процесса возрастают (конверсия метана - 36 → 94 %, конверсия углекислого газа - 57 → 97 %, выход водорода - 37 → 91 %, выход монооксида углерода - 44 → 94 %, молярное соотношение H2/CO - 1.5 ® 1.7) и при температуре 850 °С сопоставимы с равновесными значениями. Установлено, что варьирование значения O/C и состава окислителей позволяет регулировать показатели процесса ТРМ. Определены оптимальные условия процесса ТРМ для достижения максимальной эффективности каталитической переработки угольного метана в водородсодержащий газ: температура - в диапазоне 800-850 °С, время контакта - 0.15 с, линейная скорость - 160 см/мин и молярное соотношение реагентов в сырье - CH4 / CO2 / H2O / O2 = 1 : 0.5 : 0.2 : 0.25.
В статье показана возможность применения известного класса аналитических автомодельных решений типа бегущей тепловой волны для нелинейной интегро-дифференциальной системы уравнений, описывающей перенос лучистой энергии для нестационарного, квазистационарного и регулярного режимов поведения решения. Решения строятся в декартовой геометрии для кинетической модели при специально подобранных коэффициентах поглощения и рассеяния. Приводится пример тестовой задачи для рассмотренных режимов поведения решения.
Ю.В. Богатов, В.А. Щербаков, И.И. Чуев
"Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, Черноголовка, Россия vladimir@ism.ac.ru"
Ключевые слова: СВС-компактирование, механоактивация, никелид титана, скорость и температура горения, фазовый состав, микроструктура
Страницы: 124-132
Проведенное исследование относится к работам по получению консолидированных материалов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) с последующим компактированием горячих продуктов (СВС-компактирование). Методом СВС-компактирования механически активированных смесей порошков Ni и Ti получены беспористые образцы никелида титана диаметром 70 мм и толщиной 8 мм. Горение смеси Ni + Ti проводили в реакционной пресс-форме без предварительного нагрева и защитной среды. Исследовано влияние механоактивации в шаровой мельнице на характеристики смесей и параметры горения. Анализ микроструктурных характеристик показал, что увеличение реакционной способности МА-смесей Ni + Ti и осуществление экзотермического взаимодействия в режиме СВС обусловлены уменьшением размера кристаллитов в частицах Ni, увеличением в них плотности дислокаций и образованием композитных частиц Ti-Ni. Максимальная температура горения реакционной смеси - 1 150 °C, средняя скорость горения - 3.5 см/с. Основными фазами синтезированного сплава являются Ti2Ni, NiTi и Ni3Ti. Прочность образцов при сжатии - 1 350 МПа, микротвердость по Виккерсу - 11.1 ± 1.2 ГПа.
"В.А. Чантурия1, В.Г. Миненко1, А.Л. Самусев1, Г.А. Кожевников1, Е.В. Копорулина1,2"
"1Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН, Москва, Россия andrey63vzm@mail.ru 2МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия"
Ключевые слова: Редкоземельные элементы, сорбция, модифицированный сапонит, статическая обменная емкость
Страницы: 145-154
Теоретически и экспериментально обоснованы перспективные методы модификации сапонита (пилларинг и термическая обработка), обеспечивающие получение сорбентов с высокой емкостью катионного обмена по отношению к катионам редкоземельных элементов. Механизм пилларинга и термической модификации при температуре 625 °С сапонитсодержащего продукта заключается в расширении слоев минерала, образовании дополнительных кислотных или окислительно-восстановительных центров (пилларинг), в изменении структуры с образованием метастабильных фаз (термическая обработка). Установлены оптимальные параметры применения сорбента (рН, соотношение сорбента к раствору), обеспечивающие эффективное извлечение отдельных РЗЭ из продуктивных растворов выщелачивания эвдиалитового концентрата и сорбционную емкость до 18.8 мг/г.
Р. Закери1, Р. Камали-Мохадам2, М. Мани3 1Технологический университет Шахруда, Шахруд, Иран r_zakeri@shahroodut.ac.ir 2Институт аэрокосмических исследований, Тегеран, Иран rkamali@ari.ac.ir 3Технологический университет Амиркабир, Тегеран, Иран mani@aut.ac.ir
Ключевые слова: модифицированная квантовая кинетика (MQK), полная энергия столкновения (TCE), общая энергия столкновения (GCE), прямое статистическое моделирование (ПСМ)
Страницы: 391-404
В связи с ограничениями, присущими макроскопическим моделям химических реакций, основанным на использовании полной энергии столкновения (total collision energy, TCE) и общей энергии столкновения (GCE, general collision energy), реализована новая модификация алгоритма прямого статистического моделирования (ПСМ) диссоциации воздуха вдоль линии торможения вокруг типичного затупленного тела STS-2, движущегося в атмосфере с гиперзвуковой скоростью в неравновесных условиях. Приводится сравнение модифицированной модели с другими используемыми моделями. Модели TCE и GCE зависят от величин экспериментально определяемых параметров (а именно от величин параметров A и B в аррениусовском выражении для скорости реакции), а модель квантовой кинетики QK страдает неточностью. Модифицированные версии моделей химических реакций, являющиеся гибридами модифицированной модели квантовой кинетики (MQK) и модифицированной модели энергии столкновения (MCE), не требуют обращения к экспериментальным данным для извлечения величин параметров A и B . Точность рассматриваемой прикладной модели для расчета характеристик поля потока оценивается путем сравнения ее результатов с результатами других методов (аналитических моделей и имеющихся экспериментальных данных). Результаты показывают, что сочетание модифицированной гибридной модели с преимуществами использования независимых эмпирических параметров дает более точные результаты и обеспечивает более точное решение по сравнению с обычными методами без необходимости использования экспериментальных данных для определения постоянных A и B .
С целью уменьшения объема вычислений при численном решении задач нелинейной динамики оболочек с применением пошаговых процедур интегрирования по времени предлагается использовать криволинейный треугольный конечный элемент с малым числом степеней свободы. Компактность конечно-элементной формулировки достигается путем применения инвариантов тензоров деформаций. При этом используются натуральные компоненты деформаций, которые определяются в направлениях трех координатных линий, параллельных сторонам элемента. Для оценки возможностей предложенной конечно-элементной модели приведены решения, описывающие большие перемещения и углы поворота, а также динамическую потерю устойчивости
Л.В. Куксина
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия ludmilakuksina@gmail.com
Ключевые слова: влекомые наносы, сток, взвешенные наносы, методика Н.И. Алексеевского, соотношение, порядок реки
Страницы: 156-163
На основе методики, разработанной Н.И. Алексеевским для оценки транспорта влекомых наносов по перемещению пяти типов донных гряд в период половодья и межени, выполнены расчеты стока влекомых наносов для замыкающих створов 60 рек, впадающих в Тихий океан, Берингово и Охотское моря на территории Камчатского края. Для 398 не изученных в гидрологическом отношении бассейнов сток влекомых наносов оценен по зависимости его модуля от площади водосбора. Определение модуля стока влекомых наносов для изученных рек показывает, что наибольшие значения величины характерны для рек с относительно небольшой площадью водосбора, часто имеющих горный или полугорный тип русла с галечно-валунным составом русловых отложений. Величина модуля стока влекомых наносов заметно снижается с ростом площади водосбора и с переходом от горных/полугорных к равнинным участкам рек. Установлено, что суммарный среднемноголетний сток влекомых наносов составляет около 18 млн т в год, что в 1,5 раза превышает сток взвешенных наносов. Установлено, что для бассейна р. Камчатки сток влекомых наносов выше для ее восточных притоков, дренирующих районы развития активного вулканизма. Исследование изменчивости стока влекомых наносов по длине р. Камчатки от истока к устью демонстрирует снижение его доли в суммарном стоке наносов при соответствующем переходе от горного к полугорному и равнинному типам русел. Показано, что для ряда горных рек, характеризующихся галечным и галечно-валунным составом отложений, доля влекомого материала в суммарном стоке наносов может приближаться к 100 %. Она снижается до 40-70 % в реках полугорного типа. Своих минимальных значений доля влекомых наносов в суммарном стоке достигает в больших равнинных реках и составляет 13-20 %.
Е.Д. МОРДВИНОВА1,2, Е.С. МОЖАЙЦЕВ1, О.И. ЯРОВАЯ1, К.Ю. ПОНОМАРЕВ1, Е.В. СУСЛОВ1, Д.Н. ЩЕРБАКОВ1,2, А.В. ЗАЙКОВСКАЯ2, О.В. ПЬЯНКОВ2, Н.Ф. САЛАХУТДИНОВ1 1Новосибирский институт органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН, Новосибирск, Россия mordvinova97@mail.ru 2Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Роспотребнадзора, Кольцово, Россия dnshcherbakov@gmail.com
Ключевые слова: адамантан, монотерпеноиды, коронавирусы, псевдовирусная система, противовирусные соединения
Страницы: 517-524
Синтезирована серия мочевин, содержащих адамантановые и монотерпеноидные остатки. Все соединения были протестированы с использованием псевдовирусной системы, несущей на своей поверхности гликопротеин S-вируса SARS-CoV-2 и инфекционных вирусов SARS-CoV-2 различных штаммов in vitro. Соединение 4a показало высокую активность против четырех штаммов SARS-CoV-2.
В работе проведены численные исследования аэродинамики и теплообмена в вихревом горелочном устройстве при факельном кислородном сжигании пылеугольного топлива. Предложенная численная методика апробирована на экспериментальных данных кислородного сжигания угля в потоке. Рассмотрено влияние концентрации кислорода в дутье на процессы воспламенения и горения угольной пыли в безазотной среде. Установлено, что для исследуемой горелки увеличение концентрации кислорода от 40,1 до 66,7 об. % приводит к изменению структуры течения, удлинению размеров факела и росту среднего значения концентрации несгоревшего твердого углерода с 0,00136 до 0,4 г/м3 на расстоянии 1,5 м от горелки.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
