Главная – Журналы – Поиск по журналам

С использованием нелокальной градиентной теории деформации исследуются поперечные колебания вязкоупругого листа при воздействии плоского магнитного поля и внешних сил. Получено уравнение поперечных колебаний графенового листа и построены решения, описывающие затухающие и незатухающие поперечные колебания. В рамках нелокальной градиентной теории деформаций исследовано влияние магнитного поля на коэффициент демпфирования и частоту свободных и вынужденных колебаний.

Исследуются нелинейные параметрические колебания продольно подкрепленной ортотропной цилиндрической оболочки, заполненной вязкой жидкостью. Движение жидкости описывается с помощью линеаризованного уравнения Навье - Стокса. Уравнения движения подкрепленной ортотропной оболочки, заполненной вязкой жидкостью, получены на основе принципа стационарности действия Остроградского - Гамильтона. Определены зависимости отношения нелинейной частоты к линейной от прогиба оболочки при различном числе подкрепляющих ребер.

С использованием подпрограммы UMAT, встроенной в пакет Abaqus, выполнен двумерный анализ разрушения пластины из композита C/SiC, находящейся под действием растягивающей нагрузки, при наличии в пластине крепежного соединения в виде болта с потайной головкой. На основе разработанной модели проведено параметрическое исследование влияния параметров болта с потайной головкой на процесс разрушения комбинированного болтового соединения. Установлено, что жесткость болтового соединения практически не зависит от высоты потайной головки, которая для рассматриваемых ее диаметров изменяется в диапазоне от 1,5 до 2,5 мм. Показано, что нагрузка, при которой происходит разрушение керамического матричного композита и комбинированного болтового соединения, существенно зависит от параметров болта с потайной головкой. С увеличением высоты потайной головки болта увеличивается концентрация напряжений вблизи кромки отверстия в пластине из композитного материала. Соединение имеет максимальную несущую способность, если диаметр и высота головки болта составляют 9,4 и 1,5 мм соответственно.

Представлены результаты численного моделирования реагирующих турбулентных течений в канале прямоугольного сечения с резким расширением (уступом). Моделирование проведено для условий экспериментов в импульсной высокоэнтальпийной аэродинамической установке при числе Маха на входе в канал М = 3.85. В качестве горючего использован водород, который инжектируется трансверсально основному потоку перед уступом с верхней и нижней стенок канала. Расчеты выполнены в трехмерной нестационарной постановке в пакете Fluent 2020R1 без учета и с учетом реакций горения водорода в воздухе. Исследована структура реагирующих турбулентных течений, определены параметры потока на различных этапах нестационарного процесса воспламенения и стабилизации горения. Расчетные данные сопоставлены с результатами эксперимента по распределению статического давления на стенках канала. Показано, что расчет правильно предсказывает нестационарную картину воспламенения и распространения пламени в канале.

Методом вычислительной газодинамики определялось влияние характеристических параметров вентиляционных отверстий на динамику развития внешнего взрыва, вызванного взрывом предварительно перемешанной смеси метан/воздух, и на процесс развития внешнего поля потока при различных давлениях открытия ( p_v ) вентиляционного отверстия, времени открытия ( t_v ) и масштабированных размерах отверстия ( K_v = A_v / V ^2/3). С увеличением K_v форма облака несгоревшего газа и вентилируемого, истекающего во внешнюю среду пламени постепенно менялась от струи до впадины в направлении вентиляционного отверстия. Удельная кинетическая энергия турбулентности на открытом воздухе увеличилась в 36.5 и 4 раза с ростом p_v и t_v соответственно. При t_v = 0.1 с пиковое значение удельной кинетической энергии турбулентности достигало 1 411 м²/с², а диапазон турбулентности - трехкратной длины помещения. С увеличением p_v , t_v , K_v длительность интервала от времени открытия отверстия до возникновения внешнего взрыва уменьшалась. Внешний взрыв возникал на расстоянии менее 1.4 длины помещения, при K_v = 0.05 он происходил в самом удаленном месте.

В проточной кольцевой камере сгорания диаметром 503 мм впервые реализованы и исследованы режимы непрерывной многофронтовой детонации смеси метан - нагретый воздух. Воздух предварительно нагревался огневым способом в форкамере от 600 до 1 200 К при сжигании поступающей в форкамеру стехиометрической смеси водород - кислород, расход воздуха 6 ÷ 20.9 кг/с. Коэффициент избытка горючего (метана) составлял 1.15 ± 0.1. Исследовано влияние степени нагрева воздуха на область реализации непрерывной детонации, давление в камере сгорания и удельный импульс. Во всех опытах при температуре воздуха 600 ÷ 1 200 К наблюдали режимы непрерывной многофронтовой детонации с одной парой сталкивающихся поперечных волн с частотой 1.2 ± 0.1 кГц. По измеренным на выходе из камеры сгорания давлениям торможения определены удельные импульсы при непрерывной детонации в зависимости от расхода воздуха и температуры его подогрева. Выяснено, что с повышением температуры воздуха удельный импульс силы тяги уменьшается вследствие увеличения степени диссоциации продуктов. Максимальный удельный импульс с учетом энергии нагретого воздуха 1 630 с получен при температуре воздуха в форкамере 600 К.

Использование наноразмерных порошков металлов является перспективным направлением при разработке современных энергетических композиций, благодаря их высокой реакционной способности и интенсивному тепловыделению при контакте с окислителем и горении. Представлены результаты совмещенного ТГ-ДСК анализа нанопорошков алюминия Alex и соединения Al-Cu, полученных методом электрического взрыва проводников, при постоянных скоростях нагрева 2, 4, 20 °С/мин в воздухе в диапазоне температур 30 ÷ 1 300 °С. Установлено, что нанопорошки Alex и Al-Cu интенсивно окисляются при нагреве в воздухе до температуры 600 °С за счет диффузии окислителя через пористый оксидный слой Al₂O₃ и возможного образования открытых поверхностей активного металла при фазовом изменении кристаллической решетки оксида металла. Методами Фридмана и Киссинджера-Акахиры-Саноуза получены зависимости энергии активации окисления от степени конверсии (окисленности) наноразмерных порошков металлов. Показано, что энергия активации нанопорошков Alex и Al-Cu зависит от степени конверсии (стадий окисления) и находится в диапазоне 78 ÷ 307 и 99 ÷ 430 кДж/моль соответственно.

Проведено исследование влияния содержания металлической связки Fe + Co + Cr + Ni + Al и механической активации (МА) на скорость и максимальную температуру горения, удлинение образцов в процессе горения, выход смеси и размер композитных частиц после МА, морфологию и фазовый состав продуктов горения в системе Ti + 2B + x (Fe + Co + Cr + Ni + Al). Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) получен композитный материал, состоящий из керамики и высокоэнтропийного сплава. МА увеличивает от 60 до 80 % максимальное содержание металлической связки в смеси, при котором СВС осуществляется при комнатной температуре. Добавление в активируемую смесь Ti + 2B связки Fe + Co + Cr + Ni + Al предотвращает протекание механохимического синтеза в процессе МА продолжительностью 5 мин.

Исследовано горение гранулированных смесей 90 % (Ti + C) + 10 % Ni и 80 % (Ti + C) + 20 % Ni с содержанием связки - поливинилбутираля порядка 1 %, используемых для получения композиционных материалов. Экспериментальные данные и расчеты показали, что для гранул фракций 0.4 ÷ 0.8, 0.8 ÷ 1.2, 1.4 ÷ 2, 0.6 ÷ 1.6 мм распространение волны горения происходит в кондуктивном режиме. По экспериментальной скорости горения гранулированных смесей из гранул разных фракций впервые рассчитаны микро- и макроскопические характеристики горения - время передачи горения от гранулы к грануле и скорость горения вещества гранул для разных смесей. Для смесей с 10 и 20 % Ni время передачи горения от гранулы к грануле оказалось одинаковым для всех фракций - примерно 0.006 с. Независимо от размера гранул в рентгенограммах продуктов горения присутствуют только фазы TiC и Ni. В результате синтеза получены хрупкие агломераты, легко дробящиеся в лабораторных условиях. Полученные данные свидетельствуют о возможности безопасного масштабирования процесса получения металлокерамики (Ti + C) + x Ni с содержанием Ni 10 и 20 % в режиме горения из гранулированной шихты с размерами гранул до 1.7 мм.

Применительно к проблеме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза функционально-градиентных материалов экспериментально и расчетно-теоретически исследуется получение интерметаллидного соединения в смеси порошков Ni+Al+Al₂O₃ с внутренней металлической пластиной, ориентированной по направлению распространения волны горения. Рассмотрены варианты пластины из меди, титана и стали. Анализируются закономерности распространения фронта экзотермической реакции в зависимости от теплофизических характеристик внутреннего слоя металла. В образцах с медной пластиной происходит растяжение фронта горения вблизи контактной границы в направлении движения волны горения. Увеличение средней скорости горения образца с эффектом рекуперации тепла наблюдается при использовании пластины из меди толщиной 1÷3 мм. При горении образцов с титановой и стальной пластинами происходит торможение распространения волны горения вдоль контактной границы.