Главная – Журналы – Поиск по журналам

Представлены результаты экспериментального исследования процесса всплытия кластера монодисперсных капель изопарафинового масла в водно-глицериновом растворе в присутствии и в отсутствие поверхностно-активного вещества на межфазной границе в области чисел Рейнольдса Re = 0,01÷1. Проанализировано влияние начальной объемной концентрации капель в кластере на динамику его всплытия. Получены новые экспериментальные данные по коэффициенту сопротивления кластера монодисперсных капель, всплывающих в присутствии и в отсутствие поверхностно-активного вещества на межфазной границе.

Выполнено численное исследование влияния закрутки периферийного потока в цилиндрическом канале на локальную структуру течения и теплообмен в турбулентном газокапельном потоке при вариациях начальной массовой концентрации капель воды в диапазоне M_L1 = 0 - 0,1 и начального диаметра капель d₁ = 10 - 100 мкм. Показано, что добавление капель приводит к существенному росту теплообмена (более 2,5 раз) в сравнении с однофазным закрученным течением. Закономерности теплообмена в газокапельных течениях при наличии закрутки и в ее отсутствие имеют качественно подобный вид. Эффект интенсификации теплообмена за счет закрутки газокапельного потока достигает 50 % при M_L1= 0,1. Первоначально с ростом размера капель происходит значительная интенсификация теплообмена в закрученном течении. Максимальный теплообмен получен при d₁ ≈ 50 мкм для всех интенсивностей закрутки двухфазного потока. Далее величина теплообмена снижается и ее зависимость от размера капель становится более пологой.

С помощью численных экспериментов детально изучены ламинарные течения газопылевой среды с химическими реакциями в осесимметричной трубе. Исследование проведено для неокислительных реакций каталитического синтеза углеводородов из метана. Горячие стенки трубы прогревают двухфазный поток метана и каталитических наночастиц. Нагрев этого потока обеспечивает эндотермическую конверсию метана в углеводороды и водород. Показано, что наличие каталитических наночастиц в трубе, активирующих гетерогенно-гомогенные реакции, приводит к значительному отклонению течения двухфазной среды от течения Пуазейля однокомпонентного газа в силу изменения объема среды и ее вязкости. Исследовано изменение теплового режима по длине трубы при изменении теплопроводности реакционной среды. Проведены расчеты для различных значений температуры стенок, концентраций частиц, скорости ламинарного потока и прочих параметров. Найдено, что на скорость среды, распределение газовых компонент по объему и на выходе из трубы наиболее сильно влияют энергия активации метана на поверхности каталитических наночастиц, диаметр частиц и их концентрация.

В пузырьковом течении одновременно присутствуют собственная турбулентность жидкости и наведенная пузырьками псевдотурбулентность. Полная двухфазная турбулентность течения одновременно определяется взаимодействием этих двух компонент. Представлены экспериментальные значения среднего напряжения трения и его пульсации, полученные восемью двойными электродиффузионными датчиками трения, расположенными в одном сечении равномерно по периметру трубы. Газовая фаза представлена монодисперсными пузырьковыми смесями со средними диаметрами 1 и 2 мм и объемным газосодержанием до 20 %. Для модификации чисел Рейнольдса по пузырьку использовались два рабочих раствора с разной вязкостью. Средне-расходная скорость жидкости не превышала 1 м/с. Обнаружены режимы течения с отклонениями от гипотезы И. Сато об аддитивности псевдотурбулентности и собственной турбулентности жидкости. При переходных числах Рейнольдса течения и малых числах Рейнольдса пузырька полная турбулентность определяется псевдотурбулентностью, а влияние однофазной турбулентности отсутствует.

Представленное исследование позволило достигнуть прогресса в описании морских брызг и понимании связанных с ними процессов с точки зрения их физических свойств, а также обусловленных ими потоков из океана в атмосферу, влияния на развитие океанских штормов и связанных с этим проблем и вопросов. Основные результаты получены в ходе лабораторных экспериментов на ветроволновых каналах с использованием скоростной съемки. Приводятся описания исследований, связанных с выявлением доминирующего типа генерации брызг (по типу «парашюта»), и статистики этих явлений в широком диапазоне условий в зависимости от ветроволнового числа Рейнольдса, характеризующего мелкомасштабные процессы. Свертка этой статистики с распределением капель по размерам от одиночного явления генерации брызг указанного типа, полученная по данным специального эксперимента, дает функцию генерации брызг.

На основе ранее разработанного метода построения уравнения состояния для жидкости и пара получено термодинамически согласованное аналитическое уравнение состояния для жидкого и газообразного азота молекулярной фазы. При построении уравнения состояния использована форма Ми - Грюнайзена в виде суммы упругой и тепловой составляющих для давления и внутренней энергии. Упругие составляющие описаны потенциалом типа Борна - Майера. Для тепловых составляющих принято упрощающее приближение, следующее из условия постоянства средней теплоемкости и зависимости функции Грюнайзена от объема. При определении уравнения состояния паровой и жидкой фаз азота использовались таблицы, рассчитанные на основе уравнений, аппроксимирущих экспериментальные данные по изотермической сжимаемости, адиабатической скорости звука, включая критическую область и линию равновесия фаз. Полученное уравнение состояния азота позволяет исследовать явления, связанные с процессами испарения и конденсации азота при моделировании многофазных течений с учетом межфазного тепло- и массообмена в условиях низких давлений и криогенных температур.

Мические свойства интерметаллического сплава Li₂Ca в твердом и жидком состояниях Методом просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения проведены измерения плотности и коэффициентов теплового расширения интерметаллического сплава Li₂Ca в интервале температур 284 - 906 K твердого и жидкого состояний, также измерен скачок плотности интерметаллида Li₂Ca при фазовом переходе твердое тело - жидкость. Данные по термическим свойствам сплава выше комнатной температуры получены, по-видимому, впервые. Представлена таблица рекомендуемых значений термических свойств сплава Li₂Ca во всем интервале измерений и оценены их погрешности. Подтверждено, что расплав Li - Ca с содержанием кальция 33,33 ат. % является практически идеальным раствором.

Методом прямого статистического моделирования выполнен расчет динамики системы «газ - пылевая частица» применительно к задаче исследования околоядерной газопылевой атмосферы кометы. Рассмотрен газодинамический механизм эжекции пылевых частиц с поверхности кометного ядра, предполагающий наличие под частицами пыли каверн, заполненных продуктами сублимации составляющих ядро льдов. Получены данные о скоростях частиц пыли в зависимости от определяющих параметров. Показано, что скорость эжекции пылевой частицы определяется одним обобщенным параметром.

Представлены результаты экспериментального исследования по золото-индуцированной кристаллизации тонких пленок аморфного германия (a-Ge). Методами спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) и оптической микроскопии изучено влияние исходной толщины пленки a-Ge на морфологию материала, полученного в результате отжига бислойных структур Au/a-Ge. Рассмотрены соотношения толщин a-Ge/Au, равные 1,1 и 2,3. Низкотемпературный отжиг образцов в компоновке «кварц/Au/a-Ge» был осуществлен в атмосфере высокого вакуума (10^-4 Па) при температуре 300 °С в течение 24 ч. Метод спектроскопии КРС показал, что отжиг образцов привел к полной кристаллизации a-Ge c образованием поликристаллического германия (poly-Ge) как в нижнем, так и в верхнем слое образцов. Для образца с a-Ge/Au = 2,3 в результате реализации механизма обмена слоями была получена сплошная пленка poly-Ge на подложке, при этом в верхнем слое образца сформировались хиллоки poly-Ge за счет кристаллизации a-Ge в присутствии Au. Для образца с a-Ge/Au = 1,1 в нижнем слое сформировалась несплошная пленка poly-Ge cо степенью покрытия 30 %. В верхнем слое образца в результате процессов «взрывной» кристаллизации, а также вторичной кристаллизации, индуцированной Au, формируется материал poly-Ge.

Рассматривается возможность использования немонохроматических фотоприемников, регистрирующих излучение в широком диапазоне длин волн, в качестве датчиков яркостного канала в методе спектрально-яркостной пирометрии. Вводится определение эффективной длины волны пирометра на основе зависимости регистрируемого сигнала от температуры источника теплового излучения. Представлены результаты экспериментов по определению эффективной длины волны фотоприемника с чувствительностью в диапазоне 400 - 1100 нм при регистрации излучения температурной лампы в диапазоне температур 1557 - 2494 K.