Главная – Журналы – Поиск по журналам

Пространственная освещенность является определяющей характеристикой излучения при тепловом воздействии лазерного пучка на биоткани, порошки и другие рассеивающие среды. В настоящей статье представлен теоретический анализ многократного рассеяния света в объеме полубесконечной диффузно рассеивающей среды (ДРС) на примере прессованных диэлектрических порошков с показателями преломления среды n = 1,47; 1,72 и 2,00 при длине волны 1,06 мкм (первая гармоника неодимового лазера). Проведено сравнение расчетных значений зависимостей коэффициента диффузного отражения ρ(1 - Λ), полученных имитационным методом Монте-Карло и в приближении Кубелки-Мунка. Установлена линейная связь между пространственной освещенностью в объеме ДРС и коэффициентом диффузного отражения. Определены погрешности и границы применимости исходной и скорректированной формул Кубелки-Мунка. Обнаружена сложная связь между альбедо однократного рассеяния Λ и угловой зависимостью потока фотонов, падающих на границу раздела «ДРС-воздух», f (α). В частности, показано, что при Λ → 1 и сферической индикатрисе рассеяния функция f (α) = cos(α), где α - угол падения фотона. Результаты исследования могут быть полезны для развития методов определения пространственной освещенности и использоваться в лазерной медицине.

Для лучшего понимания текущих тенденций роста концентрации парниковых газов в региональном масштабе необходим анализ их изотопного состава с целью идентификации источников и стоков, определяющих как сезонные, так и многолетние изменения их содержания в атмосфере. Непрерывные наблюдения за CО₂, CH₄ и изотопным составом углерода их молекул, проведенные в 2022-2024 гг. в обсерватории «Фоновая», позволили определить диапазон фоновых значений и сезонную изменчивость изотопных соотношений δ¹³C-CО₂ и δ¹³C-CH₄ в атмосфере зоны южной тайги Западной Сибири. Среднедневные (13:00-17:00 по местному времени) значения δ¹³C-CО₂ и δ¹³C-CH₄ варьировали в диапазонах -9,2 ÷ -5,7 и -51,7 ÷ -46,5‰ соответственно. Анализ фоновых показателей выявил в годовом ходе резкий летний минимум концентрации CО₂ и максимум δ¹³C-CО₂, что указывает на интенсивное поглощение ¹²CO₂ наземными экосистемами региона. Зимние значения концентрации CО₂ и δ¹³C-CО₂ согласуются с данными других станций мониторинга парниковых газов Северного полушария. Картина сезонных вариаций содержания CH₄ и значений δ¹³C-CH₄ в атмосфере региона свидетельствует о том, что зимний максимум CH₄ обусловлен антропогенным фактором, а летний - биогенной эмиссией метана с заболоченных территорий Западной Сибири. Методом построения графиков Килинга для каждого месяца были определены сигнатуры источников/стоков, влияющих на концентрацию CО₂ и CH₄ в районе наблюдений. Полученные результаты могут быть использованы для анализа и интерпретации данных многолетних наблюдений за парниковыми газами в Сибирском регионе.

Выполнено экспериментальное и численное исследование влияния пассивного возмущения от установленного ребра-вихрегенератора на теплообмен в пузырьковом течении в плоском канале. Измерения температуры стенки проводились с использованием инфракрасной камеры. Для описания динамики течения и тепломассопереноса в газовой и дисперсной фазах использовались нестационарные осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье - Стокса, записанные с учетом наличия полидисперсных пузырьков в рамках эйлерова подхода. Выполнено исследование влияния скорости потока, концентрации воздушных пузырьков и высоты ребра-вихрегенератора на теплоперенос в двухфазном газожидкостном потоке. Установлено, что тепловая картина отрывного двухфазного пузырькового течения за преградой при наличии пассивного возмущения существенно отличается от динамической. Результаты продемонстрировали увеличение теплопереноса в пузырьковом потоке за преградой. В работе проведено сравнение между полученными экспериментальными и численными данными по теплообмену в двухфазном пузырьковом турбулентном течении при наличии преграды, установленной на стенке канала, и показано удовлетворительное согласование по характеристикам конвективного теплообмена.

В работе поставлена задача расширения возможностей экспериментальных исследований газодинамики сверхзвуковых сильно разреженных струй с помощью использования новых диагностических средств определения энергетических параметров потока. Рассмотрены известные варианты измерений температуры в потоке разреженного газа. Приводится детальное описание выбранной методики и аппаратуры измерения поперечных профилей плотности (или интенсивности) молекулярного пучка и определения из них перпендикулярного скоростного отношения. На основании сопоставления большого массива полученных экспериментальных данных с известными результатами теоретических моделей подтверждена достоверность получаемой информации. Исследованы возможности и условия вычисления поступательной (перпендикулярной) температуры. Проанализированы погрешность и область достоверности получаемых результатов, влияние сопутствующих процессов скиммерного взаимодействия и проникновения в струю фонового газа на регистрируемые параметры, а также возможность расширения диапазона исследований с помощью выбранного метода.

Представлена численная модель для многофазных несмешивающихся течений в пористых средах, основанная на методе решеточного уравнения Больцмана (LBM) с использованием цветового градиента. В работе реализован алгоритм задания произвольных углов смачивания на границах раздела фаз с твердой поверхностью. Проведена верификация модели по закону Лапласа и геометрии жидкой линзы для двух- и трехфазных систем. Численное моделирование, примененное к экспериментам по вытеснению нефти в цифровой модели керна, полученной по данным микрокомпьютерной томографии, позволило получить физически корректное распределение насыщенности, включая эффекты капиллярного запирания и каналов прорыва. Разработанный подход может быть использован для анализа и оптимизации процессов нефтедобычи, исследования остаточной насыщенности и хранения углекислого газа в геологических резервуарах.

С помощью метода просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения исследовано расслоение в расплавах системы Li-K-Pb в интервале температур 941 - 1187 K. Показано, что добавка 28.6 ат. % Pb к жидкой системе Li-K недостаточна для выхода из области несмешиваемости, границы которой остаются неизвестными. Изучены профили линейного коэффициента ослабления гамма-излучения в жидких сплавах Li₄KPb₂ и Li₁₆K₃Pb₇ при двух температурах. Показано, что в процессе охлаждения гомогенные расплавы Li₄KPb₂ и Li₁₆K₃Pb₇ достигают области несмешиваемости при температурах около 1045 и 1063 K соответственно.

Представлены результаты экспериментального исследования эффективности управления сверхзвуковым турбулентным пограничным слоем на плоской поверхности путем распределенного положительного массообмена воздуха через мелкоперфорированную стенку. Эксперименты выполнены при числе Маха 2 и единичном числе Рейнольдса 12.5·10⁶ м^-1. Интенсивность массообмена варьировалась в пределах от 0 до 0.00941. Показано существенное влияние массообмена на коэффициент поверхностного трения, снижение которого в конце активной области управления достигает более 80 % в сравнении с базовым значением. Обнаружено, что при самопроизвольном массообмене, реализованном за счет естественного перепада между барометрическим давлением и статическим давлением в рабочей части аэродинамической трубы, можно также обеспечить существенное снижение коэффициента поверхностного трения вплоть до нулевого значения в конце области управления.

Представленная работа продолжает цикл исследований, посвященных методике определения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) термоанемометра постоянного сопротивления, основанной на воздействии кратковременного импульса непосредственно на чувствительный элемент датчика, моделирующего воздействие в виде дельта-функции. Импульс создается лазерным излучением. С помощью методики исследуется влияние на АЧХ прибора таких параметров, как разная настройка термоанемометра постоянного сопротивления, изменение скорости потока. Выработаны практические рекомендации по выбору интенсивности воздействия/мощности лазерного излучения для корректной оценки АЧХ. Показано практическое применение метода для сравнения спектров пульсаций в пограничном слое.

Статья посвящена численному моделированию совместного сжигания дизельного топлива и угольной пыли микропомола в малогабаритной печи с паромасляной горелкой. Представлена комплексная математическая модель, описывающая процессы тепломассообмена в горелочном и топочном устройствах: испарение дизельного топлива под воздействием паровой струи, турбулентное горение испарившегося дизельного топлива, выгорание угольных частиц. Выполненное моделирование показало, что существующая камера сгорания с паромасляной горелкой позволяет сжигать угольную пыль микропомола и стабильно работает в широком диапазоне расходов угольной пыли. Полученные результаты численного моделирования могут быть использованы при проектировании новых малогабаритных топочных устройств для факельного сжигания угольной пыли.

Разработаны составы композиционных материалов на основе водных дисперсий нефтяного битума и пластифицированного эпоксидно-дианового олигомера, стабилизированных олеиновой кислотой в щелочной среде. Проведены исследования морфологии образцов композиционного вяжущего материала, их структурно-реологических, температурных (температуры размягчения и температуры хрупкости) свойств, адгезионного взаимодействия с минеральными материалами кислой и основной природы на примере гранита и доломита. Показано, что исследуемые системы характеризуются однородной структурой, поскольку происходит равномерное распределение олигомера по всему объему битумного вяжущего с вкраплениями светлых агрегатов эпоксидно-дианового олигомера в битумной матрице, размер которых повышается при увеличении количества добавки. Установлено, что в присутствии эпоксиолигомера происходит расширение температурного интервала пластичности битума до ~20 °С, а коллоидная структура смешанных дисперсий проявляет неньютоновский характер течения вплоть до 70 °С, причем с увеличением концентрации олигомера (1-20 мас. %) устойчивость коллоидной системы к деформационным воздействиям возрастает, что подтверждается повышением значений реологических характеристик. Максимальное адгезионное сцепление пленок (>75 %) фиксируется при взаимодействии олигомер-битумного вяжущего и минерального материала с основной природой поверхности при содержании олигомера 5 и 15 мас. %. Полученные композиции перспективны для применения в качестве пленкообразующего материала строительного назначения, который можно использовать как герметизирующее и гидроизоляционное защитное покрытие для изделий и конструкций дорожного и гражданского строительства, а также в составе тампонажного материала для цементирования, крепления и ремонта скважин в нефтегазодобывающей отрасли.