Главная – Журналы – Поиск по журналам

Работа посвящена вопросам изучения случайно-статистических процессов в двухфазных течениях. Задачей настоящего исследования является получение новых расчетно-экспериментальных данных о влиянии заранее неопределенных факторов на траектории движения частиц, их сегрегацию и формирование локально-непрерывного поля расходонапряженности дисперсной фазы в сверхзвуковых турбулентных двухфазных потоках. Представлены результаты расчетно-экспериментального исследования особенностей течения двухфазного сверхзвукового потока. Разработан новый метод экспериментального исследования влияния случайно-статистических факторов на распределение частиц в высокоскоростном несущем потоке. Физическая основа предлагаемого эксперимента заключается в индикации расходонапряженности дисперсной фазы посредством адгезии частиц на преграду, установленную в потоке. С целью анализа сегрегации дисперсной фазы в потоке применен подход дискретно-непрерывного преобразования индивидуальных траекторий частиц в локально-непрерывное поле расходонапряженности потока дисперсной фазы. Определены значения эмпирических коэффициентов, являющихся следствием влияния случайно-статистических факторов на движение дисперсных частиц в двухфазном потоке. Полученные расчетно-экспериментальные данные вносят уточнение в прогнозирование распределения и сегрегации частиц дисперсной фазы размером 15÷40 мкм в сверхзвуковом несущем потоке.

Авиационные двигатели являются источником значительных выбросов парниковых газов, в частности CO₂. В связи с ужесточением норм эмиссии ведутся поиски путей сокращения выбросов CO₂ авиацией. Одним из наиболее перспективных путей достижения этой цели является применение топлив из возобновляемых источников, например из растительного сырья. Для моделирования рабочего процесса камер сгорания авиационных двигателей при сжигании биотоплив и их смесей с нефтяными топливами требуется знание физико-химических свойств таких топлив. В данной работе проведен обзор существующих методик расчета физико-химических свойств кислородсодержащих биотоплив, включающих в себя эфиры, спирты и кетоны. Представленные методики валидированы на веществах, выступающих в качестве биодобавок к авиационному топливу, и проанализированы с точки зрения точности расчета и простоты их применения для исследования рабочего процесса в камерах сгорания.

Представлены результаты теоретического исследования реакции окисления 1-аценафтила молекулярным кислородом. Молекулярные параметры и относительные энергии получены с использованием композитной расчетной схемы G3(MP2,CC)//B3LYP/6-311G(d,p), обеспечивающей химическую точность. Значения констант скоростей и относительные выходы продуктов реакции были рассчитаны с кинетической точностью при различных условиях в рамках теории RRKM с пакетом MESS. Предложенный механизм включает в себя конкурирующие пути реакции, из которых при высокой температуре и низком давлении доминирует канал, ведущий к отрыву атомарного кислорода, а при низких температуре и давлении - канал, ведущий к отрыву монооксида углерода.

В ракетной технике нашли широкое применение однокомпонентные топлива гидразин и пероксид водорода. Их внедрение связано с созданием катализаторов, инициирующих воспламенение и горение топлива при простом контакте с катализатором без предварительного подогрева. Очевидно, что первоначальным актом воспламенения является жидкофазное разложение однокомпонентного топлива на катализаторе. В противном случае топливо просто не могло бы воспламениться. Представлены физико-химическая и математическая модели жидкофазного каталитического разложения и последующего воспламенения однокомпонентного топлива в слое гранулированного катализатора.

Представлены результаты теоретического исследования реакции метинового радикала (CH) с ацетонитрилом (CH₃CN) - потенциально важного шага на пути к образованию гетероциклических азотсодержащих молекул в межзвездной среде и в атмосферах планет. Построен профиль поверхности потенциальной энергии, описывающий механизм образования как линейных, так и циклических продуктов. Геометрии, частоты колебаний и значения относительной энергии найденных структур определены с использованием явно коррелированного метода связанных кластеров и теории функционала плотности CCSD(T)-F12/cc-pVTZ-f12//ωB97xd/cc-pVTZ. В рамках теории Райса - Рамспергера - Касселя - Маркуса рассчитаны константы скорости и коэффициенты ветвления продуктов реакции в условиях глубокого космоса, соответствующих пределу нулевого давления при различных энергиях столкновения. Обнаружено, что относительные выходы продуктов реакции зависят от начального аддукта реакции.

Образование оксидов азота при горении угля или биотоплива из связанного с топливом азота остается важной экологической проблемой. В качестве простейшей модельной системы для описания горения угля можно использовать молекулу пиридина, которая, с одной стороны, имеет ароматическую структуру, а с другой - содержит в своем составе атом азота. Данная работа посвящена теоретическому изучению путей реакции взаимодействия пара-пиридила с молекулярным кислородом. Была построена поверхность потенциальной энергии взаимодействия пара-пиридила с молекулярным кислородом. Радикал пара-пиридил безбарьерно присоединяет молекулу кислорода с образованием радикала PyOO, далее реакция может пойти по трем путям, приводя к четырем возможным продуктам: 3H-пиррол, HCO + HCN, 1λ²-пиррол и 1λ³,4-оксазин.

Проведено экспериментальное исследование бедных и сверхбедных режимов горения многокомпонентного водородсодержащего топлива в закрученном течении в условиях аэродинамического противотока. В качестве объекта исследования выбран противоточный горелочный модуль, позволяющий организовать диффузионно-кинетическое горение смеси метана и многокомпонентного водородсодержащего газа в различных концентрационных соотношениях. Экспериментально установлено, что добавка многокомпонентного топлива к метану позволяет расширить диапазон устойчивого горения бедных смесей и обеспечивает сокращение эмиссии загрязняющих компонентов в продуктах сгорания. Эти результаты могут быть использованы для повышения эффективности, безопасности и увеличения срока службы камер сгорания газотурбинных двигателей и энергетических установок.

Рассматривается дозвуковое турбулентное горение предварительно перемешанной метановоздушной смеси в модельном канале с обратным уступом (P. Magre и др., ONERA, 1975-1989). В экспериментах воспроизведены базовые физические механизмы, характерные для процессов горения в газотурбинных установках. Дан краткий обзор предыдущих работ по численному моделированию этих экспериментов. Описаны новые результаты численного исследования режима стабилизированного горения в данной установке. Проведено сравнение нескольких подходов к описанию турбулентного горения из класса PaSR (partially stirred reactor - модели реактора частичного перемешивания) с квазиламинарным подходом. Представлена модель переменных турбулентных чисел Прандтля и Шмидта, и рассмотрено ее влияние на воспроизведение данного течения в расчете.

Реализована методика моделирования турбулентного горения на примере диффузионного факела пропана. Проведены генерация и последующая проверка достаточности размеров элементов сетки на предмет их соответствия критериям масштаба турбулентности, необходимого для моделирования методом LES. Приведены результаты численного моделирования распределения температуры при горении диффузионного факела пропана с использованием подходов RANS и LES в трехмерной постановке, выполнена валидация расчетной модели по основным и промежуточным продуктам сгорания. Данные LES-расчета по распределению температуры в зоне горения намного лучше согласуются с экспериментальными данными по сравнению с аналогичными результатами RANS-расчета, а валидация модели на основе LES-подхода подтверждена посредством анализа расчетных и экспериментальных данных по основным и промежуточным продуктам сгорания. Осредненные расчетные параметры турбулентного горения диффузионного факела пропана могут быть использованы для определения методом кинетического моделирования с детальной химической кинетикой наиболее сложных продуктов неполного сгорания топлива, например полициклических ароматических углеводородов.

Описаны принципы создания водно-органической дезинфицирующей эмульсии (ВОДЭ), которая при нанесении на различные виды поверхности может образовывать пленку, обладающую пролонгированным бактериостатическим/бактерицидным эффектом. Созданная композиция на основе полиакриламида и специальных добавок при нанесении на обрабатываемую поверхность капельным способом образует прочную пленку, что, в свою очередь, способствует обеспечению высоких санитарных и противоэпидемических мер. Созданная на поверхности пленка может быть удалена путем смачивания водой и последующего протирания, что не приводит к нарушению общего режима дезинфекции. Водно-органическая дезинфицирующая эмульсия представляет собой композицию на основе полиакриламида, поверхностно-активного вещества, многоатомного спирта (глицерина) и сульфата цинка/меди. Исследованы факторы, отвечающие за равномерность пленкообразования ВОДЭ. Определены критерии улучшения реологических и технологических свойств (смачиваемость, растекаемость, влагопоглощение) в условиях окружающей среды. Установлено, что повышение растекаемости и прочностных свойств водорастворимых полимерных пленок достигается путем введения в состав поверхностно-активных веществ (особенно неионогенной природы) и многоатомного спирта. При помощи моделирования процесса истирания изучены механические параметры водорастворимых полимерных биоцидных пленок. Исследован дезинфицирующий эффект разработанной водно-органической пленкообразующей композиции по отношению к штаммам микроорганизмов Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus и Escherichia сoli. Доказано, что обеспечение бактериостатических и бактерицидных свойств объясняется не только введением в состав биоцида сульфата меди или сульфата цинка, но и ингибирующими свойствами самих полиакриламидов различных марок. Установлено, что полиакриламид, несмотря на содержание в своем составе углерода и азота, не является доступным источником питания для клеток патогенных микроорганизмов.