Предложена аналитически разрешимая математическая модель катодного узла топливного элемента с твердым полимерным электролитом. Решена задача о диффузии в многокомпонентной паровоздушной смеси в пористом катоде и о переносе воды за счет гидродинамических и электроосмотических сил. Определена вольт-амперная характеристика топливного элемента с учетом поляризационных характеристик и конечной проводимости электролита. Найдено выражение для толщины зоны электрохимической реакции, дающее оценку эффективности использования катализатора. Показано, что конечность скорости диффузии кислорода в зону реакции лимитирует плотность токов и эффективность топливного элемента. Проведено сравнение полученных результатов с известными теоретическими и экспериментальными данными и показано, что решения модели совпадают с решениями более сложной модели Бернарди и Вербругга.
А. П. Чупахин, Ж. А. Шахметова*
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск; *Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск; zhainagul_sh@mail.ru
Исследуется регулярное частично инвариантное решение уравнений газовой динамики, обобщающее на трехмерный случай решения Прандтля — Майера. Найдены все особые многообразия динамической системы третьего порядка, определяющей решение, и построена ее компактификация.
В. К. Кедринский*, В. А. Вшивков, Г. Г. Лазарева
*Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 630090 Новосибирск; kedr@hydro.nsc.ru
Страницы: 46-52
Численно исследована структура и динамика волнового поля, излучаемого пузырьковой системой в виде аксиального пузырькового цилиндра (шнура) в результате его возбуждения плоской ударной волной, распространяющейся вдоль оси в осесимметричной ударной трубе. Показано, что в результате последовательного возбуждения пульсаций пузырьковой зоны в шнуре и в окружающей жидкости формируется квазистационарная ударная волна. Приведены результаты численного анализа зависимости максимальной амплитуды результирующей волны от параметров задачи.
М. Ю. Плотников, А. К. Ребров
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, 630090 Новосибирск; plotnikov@itp.nsc.ru, rebrov@itp.nsc.ru
Страницы: 53-59
Методом прямого статистического моделирования исследовано сверхзвуковое обтекание цилиндра бинарной смесью газов в широком диапазоне разреженности: от течения при числе Кнудсена Kn=0,1 до свободномолекулярного течения. Изучено влияние малой примеси тяжелых частиц в потоке легкого газа на область существенной неравновесности вблизи цилиндра и на тепловой поток.
В. П. Замураев, А. П. Калинина
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск; zamuraev@itam.nsc.ru, kalinina@itam.nsc.ru
Страницы: 60-67
Исследована возможность управления аэродинамическими характеристиками крыловых профилей с помощью локального импульсно-периодического подвода энергии в поток вблизи контура профиля на трансзвуковых режимах полета. На основе численного решения двумерных нестационарных уравнений газовой динамики изучено изменение структуры течения и волнового сопротивления симметричного профиля в зависимости от локализации и формы зон подвода энергии. Показана перспективность рассмотренного способа управления характеристиками крыловых профилей на трансзвуковых режимах обтекания. При нулевом угле атаки наиболее значительное уменьшение волнового сопротивления получено при подводе энергии у задней кромки профиля.
В. Н. Зайковский, С. П. Киселев, В. П. Киселев
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск; kiselev@itam.nsc.ru
Страницы: 68-75
Исследованы продольные крупномасштабные вихри вблизи перфорированной стенки сопла в сверхзвуковой его части. Экспериментально установлено определяющее влияние вдува газа через перфорированную стенку на возникновение и параметры продольных вихрей.
Поставлена и численно решена задача о прохождении акустических волн в трубе в окрестности газового пузырька. Установлены основные параметры, определяющие динамику пузырька в нестационарном поле. Исследован механизм струйной деформации пузырька, сопровождаемой фрагментацией струи и образованием вторичной мелкой пузырьковой фракции. Предложено возможное объяснение природы локальной сонолюминесценции.
Исследована устойчивость термокапиллярного движения в двухкомпонентной жидкости с учетом эффекта термодиффузии. Получено явное выражение для построения нейтральных чисел Марангони в предположении монотонности возмущений. Рассмотрено влияние на потерю устойчивости движения основных механизмов неустойчивости: термокапиллярного и гидродинамического. Показано, что плоские возмущения наиболее опасны при потере устойчивости возвратного движения.
Исследованы термокапиллярные вихри, возникающие при локальном нагреве пучком света поверхности пузырька в ячейке Хеле — Шоу. Установлено, что частота вращения вихря и его глубина зависят от расстояния проекции пучка света на слой до границы пузырька. C использованием баланса приповерхностного и возвратного течений термокапиллярного вихря, а также равенства капиллярного и динамического давлений вычислена поверхностная скорость термокапиллярного течения. Показано, что уменьшение поверхностной скорости и частоты вращения вихря при удалении пучка света от поверхности пузырька является следствием уменьшения перепада температуры между облучаемым и холодным полюсами пузырька.
Рассмотрены два подхода к оценке долговечности образцов: на основе кинетической теории прочности и теории гомогенной нуклеации. На примере алюминия показано, что теория гомогенной нуклеации завышает реальную долговечность растянутого металла на два порядка и дает значения, близкие по величине к теоретической прочности металлов. Привлечение экспериментальных данных по времени жизни перегретой и растянутой жидкости (гексан) позволяет состыковать оба подхода с учетом временного масштаба создания метастабильности.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
