Главная – Журналы – Поиск по журналам

Приведен обзор экспериментальных результатов, полученных с участием авторов настоящей статьи, а также в других исследованиях по генерации и развитию локализованных возмущений двух- и трехмерных пограничных слоев. Обсуждаются сопутствующие волновые явления, вклад пространственно-временных деформаций поля скорости исходного ламинарного течения в его переход к турбулентному состоянию в пограничных слоях на поверхности летательных аппаратов, включая малоразмерные беспилотные летательные аппараты.

В работе представлены результаты численного моделирования условий запуска сверхзвукового воздухозаборника с помощью слива части захватываемого потока через продольные щели. Канал воздухозаборника состоит из сужающегося входного участка и горловины постоянного поперечного сечения, построенных с использованием плоских поверхностей, и содержит продольные щели слива вдоль плоской нижней поверхности. Исследуются различные варианты секционного слива потока, показано изменение структуры течения в канале воздухозаборника в зависимости от варианта слива потока. Численное моделирование трехмерного течения выполнено при числе Маха набегающего потока M_∞ = 4 на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса и модели турбулентности κ-ω SST.

Проведено систематическое сравнение результатов численного моделирования однофазного течения в цилиндрическом контейнере с неподвижными стенками и вращающимся верхним торцом в рамках решеточных уравнений Больцмана и уравнений Навье-Стокса. Исследованы различные режимы ограниченного вихревого течения жидкости в пространстве двух параметров, а именно: числа Рейнольдса и отношения высоты к радиусу цилиндрического контейнера. Проведен анализ сеточной сходимости обоих решений. Показано, что данные хорошо согласуются как между собой, так и с имеющимися экспериментальными данными, включая диаграмму появления возвратного течения на оси цилиндра, что соответствует распаду вихря.

На основе экспериментального моделирования и теоретического анализа, а также геологических и геофизических данных представлена модель термохимического плюма в зоне субдукции. Термохимический плюм зарождается на границе верхней и нижней мантии при наличии в коровом слое субдуцирующей океанической литосферной плиты химической добавки, понижающей температуру плавления вещества корового слоя. На основе экспериментального моделирования установлена структура тепловых гравитационных течений в канале плюма, выплавляемого в коровом слое. Определены тепловая мощность на подошве плюма и тепловая мощность, отданная каналом плюма в окружающую мантию. В зависимости от толщины корового слоя, скорости субдукции и угла наклона погружающейся литосферной плиты определена глубина расположения первичного магматического очага, от которого термохимический плюм зарождается и поднимается к поверхности континента, где образуется вулкан. Первичный магматический очаг образуется в области, где скорости субдукции и плавления корового слоя равны по величине и противоположно направлены. Представлена модель зарождения термохимического плюма на кровле первичного очага, и определены условия, при которых канал плюма выходит на поверхность. На основе теоретического моделирования, геологических и геофизических данных о глубине зарождения первичного очага найдены тепловые и гидродинамические условия существования термохимического плюма, зарождающегося от первичного очага и ответственного за образование вулкана на поверхности.

Представлены результаты исследования движения крупных горящих частиц титана диаметром 200 - 550 мкм в свободном падении в воздухе. Посредством видеосъемки с частотой 25 и 500 кадров в секунду зарегистрированы траектории движения частиц. Разработана математическая процедура осреднения траекторий. Траектории классифицированы в группы, вариация размера частиц в которых составляет 20 - 30 мкм. Для каждой группы размеров частиц построены обобщенные зависимости координаты частицы x(t) и ее скорости v(t) от времени t до момента начала фрагментации. Путем сопоставления эмпирических зависимостей x(t) и v(t) с аналитическим решением задачи о движении сферической частицы под действием сил тяжести и сопротивления определен эффективный коэффициент аэродинамического сопротивления горящих частиц титана в форме C_d = A /Re, где Re - число Рейнольдса. Для частиц исследованного диапазона размеров величина параметра А не зависит от диаметра частицы и составляет в среднем 61 ± 2 в диапазоне Рейнольдса от 1 до 10. Показано, что с использованием коэффициента аэродинамического сопротивления C_d = 61/Re и вязкости воздуха 5,07·10^-5 Па·с движение горящих частиц титана можно рассчитывать путем известного аналитического решения задачи о движении сферической частицы под действием сил тяжести и сопротивления с той же точностью, какую дают эмпирические зависимости.

Проведение вычислительных экспериментов в области теплового излучения продуктов сгорания ракетных двигателей позволяет отслеживать влияние определяющих факторов на характеристики излучения, что дает возможность планировать, прогнозировать и интерпретировать физический эксперимент. В работе рассмотрено влияние конденсированной фазы (частиц оксида алюминия), газовой фазы и отдельных ее компонентов (H₂O и CO₂) на спектральные и интегральные плотности потоков энергии излучения и излучательные способности на различных участках течения гетерогенных продуктов сгорания модельного ракетного двигателя на твердом топливе (РДТТ). Проведено сравнение характеристик излучения продуктов неполного сгорания и продуктов сгорания для камеры и начального участка факела РДТТ первой ступени Трайдент II (D5). Проведено сопоставление расчетов спектральной силы излучения начального участка факела с результатами других авторов

Проведен сравнительный анализ макро- и микроэлементного состава плодов, листьев и стеблей растений на предмет содержания элементов минерального питания в почвах в природной популяции алтайского подвида жимолости синей (Lonicera caerulea subsp. altaica) в локальной зоне сгущения дизъюнктивных геологических структур в долине р. Кызыл-Ярык (Горный Алтай, Северо-Чуйский хр.). Установлено значительное варьирование общего содержания в почвах макро- и микроэлементов Ca, Al, K, Na, Sr, P, Mn, Ba, B, Zn, Cu, Cr и Ni, подвижных форм Ca, Sr, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, Co, Na и кислотности почв (pH 4.5-6.7) на участках, различающихся по объемной активности эманационного поля радона (262-1162 Бк/м³). Микропопуляции L. caerulea subsp. altaica на этих участках различались по уровню накопления в органах растений Сu, K, P, Na, Mo, Cr, P, Sr, Si и по физиологически важным соотношениям Cu/Zn, Fe/Mn и K/Ca. Увеличение величины соотношения Cu/Zn в органах растений значимо влияло на снижение размеров плодов, числа семян в них, их всхожести и на повышение энергии прорастания семян. Энергия прорастания семян также значимо положительно связана с уровнем накопления в листьях и стеблях Ca, Mg, Cr, Cu, Sr, Pb и с соотношением Fe/Cu. Значимо отрицательно с энергией прорастания семян связано содержание K в плодах.

Изучен процесс коксообразования на примере SARA фракций - насыщенных (S) и ароматических (A) углеводородов, смол (R) и асфальтенов (A) - нафтеновой и метановой нефтей методом термогравиметрии. Изученные нефти характеризуются как тяжелые, высокосернистые, высокосмолистые и содержат значительное количество асфальтенов. Они различаются по содержанию смол, асфальтенов, серы, фракций НК (начало кипения)-360 °С. Термогравиметрический анализ проводили при нагреве образцов от 25 до 650 °С со скоростью 10 °С/мин в среде аргона. Показано, что выход коксообразных продуктов уплотнения (кокса) зависит от состава и структуры SARA фракций. При термическом анализе фракций насыщенных и ароматических углеводородов и смол нафтеновой нефти выход кокса ниже, чем для аналогичных фракций метановой нефти. При термическом анализе асфальтенов нафтеновой нефти твердых продуктов образуется больше, чем для асфальтенов метановой нефти. Приведены экспериментальные и расчетные данные по выходу кокса при термическом анализе модельных смесей. Установлено, что образование кокса при термическом анализе модельных смесей не является прямой функцией аддитивного вклада каждого из компонентов смеси.

Впервые описана микроцистин-продуцирующая культура бентосной цианобактерии Tychonema sp. BBK16, выделенная из биопленочных обрастаний прибрежной зоны озера Байкал. Розовый цвет трихомов и развитая керитомия клеток указывают на принадлежность к роду Tychonema. Исследование морфологии и участка гена 16S РНК показало уникальность этого вида цианобактерии, ближайшим родственником нового вида является реофильная цианобактерия Tychonema sp. K27 из карстового ручья. На филогенетическом дереве вместе они образуют отдельную кладу бентосных прикрепленных форм. Обнаружено, что байкальский штамм Tychonema sp. BBK16 продуцирует микроцистин LR и не синтезирует анатоксин, что отличает его от ранее описанных видов. Эта способность выявлена in vitro на средах с байкальской бутилированной водой и со сточной водой из очистных сооружений пос. Выдрино. Добавление к среде очищенной сточной воды усиливает метаболизм цианобактерий и приводит к увеличению концентрации микроцистина LR до 320 мкг/г сухой массы. Усвоение дополнительного количества биогенов, а также органических соединений цианобактериями оказывает стимулирующее воздействие на их метаболизм. Анализируя появление цианобактерий рода Tychonema в озере Байкал, сделано предположение, что они массово развиваются в местах дополнительного поступления питательных веществ, в том числе и органического происхождения.

Получен наноструктурированный композитный материал на основе многостенных углеродных нанотрубок, наполненных продуктами термического разложения комплексов кобальта с динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) - CoH₂Y. Выполненная характеризация композита показала, что содержание в нем кобальта соизмеряется с заданным при синтезе, а получаемый в качестве побочного продукта хлорид натрия практически полностью удаляется при промывке. Согласующиеся результаты циклической вольтамперометрии, гальваностатического заряда-разряда и электрохимической импедансной спектроскопии выявили заметное увеличение электрической емкости углеродной матрицы в области малых скоростей сканирования при введении наполнителя (до 1.8 раза при скорости 10 мВ/с), что связано с протеканием в этих условиях относительно инерционных электродных Red-Ox процессов типа CoO ↔ CoO _х (OH) _у ↔ Со₂О₃ ↔ Со₃О₄. При высоких скоростях сканирования потенциала введение небольших количеств наполнителя (менее 5 мас. %) практически не влияет на накопление заряда. С увеличением содержания наполнителя наблюдается симбатное ему уменьшение емкости, что, по-видимому, связано с возрастающей блокировкой поверхности нанотрубок и уменьшением емкости из-за формирования двойного электрического слоя, при том что Red-Ox реакции с участием наполнителя ввиду относительно низких скоростей в этих условиях не реализуются. Результаты импедансной спектроскопии и гальваностатики подтверждают эту модель.