Главная – Журналы – Поиск по журналам

Испытания модельных твердых топлив на основе додекаборида алюминия AlB₁₂ выявили существенное расхождение экспериментальных значений коэффициента истечения и температуры продуктов первичного сгорания в камере модельного газогенератора по сравнению с их значениями, рассчитанными из условия термодинамического равновесия. Предложен расчетно-экспериментальный метод определения термодинамических характеристик продуктов первичного сгорания для модельных борсодержащих топлив, характеризующихся низкой обеспеченностью окисляющими элементами (α < 0.2). Метод предполагает экспериментальное определение температуры продуктов сгорания и коэффициента истечения с последующим расчетом газовой постоянной и показателя адиабаты продуктов сгорания. Определены области возможных значений термодинамических характеристик и их зависимости от давления.

Исследовано зажигание соснового опила ( d < 200 мкм) и смесевых составов частиц бурого угля ( d < 3 мм) и соснового опила в псевдоожиженном слое локальным излучением полупроводникового лазера непрерывного действия (λ = 450 нм) мощностью ≤23 Вт с временем экспозиции, достаточным для воспламенения и распространения пламени по поверхности топлива до установления самоподдерживающегося режима горения. Определены зависимости времени установления самоподдерживающегося горения и массы выгоревшего за 60 с опила при фиксированной мощности излучения от скорости потока воздуха через псевдоожиженный слой, а также зависимость времени установления самоподдерживающегося горения опила от мощности излучения при фиксированной скорости потока воздуха и зависимость времени установления самоподдерживающегося горения смеси опила и угля от массового содержания угля в смеси 30 ÷ 80 % при фиксированной мощности излучения 23 Вт. Определены оптимальные условия установления самоподдерживающегося горения твердого топлива в псевдоожиженном слое при воздействии лазерного излучения.

Рассмотрены закономерности перехода волны безгазового горения через воздушный промежуток, разделяющий два образца цилиндрической формы разного диаметра, приготовленные из смеси Ti---Si. Экспериментальными и расчетными методами исследованы критические условия переходного процесса. Предложена математическая модель, на основе которой в корреляции с экспериментальными данными рассчитан эффективный коэффициент излучения с поверхности горения. Оценена степень черноты силицида титана.

Методами математического моделирования проведен анализ срыва горения образца цилиндрической формы при лучистом теплообмене. Предложен способ оценки критических параметров --- предельного диаметра, температуры и скорости на пределе горения при доминировании лучистых теплопотерь, характерных для высокотемпературных СВС-систем. Результаты сопоставлены с аналогичными величинами при максимальных теплопотерях, охлаждающих поверхность цилиндра до температуры окружающей среды. Результаты расчетов могут быть использованы для оценки размерного критического радиуса цилиндра и эффективной энергии активации реакции. Предложен способ оценки эффективной энергии активации скорости тепловыделения при безгазовом горении конденсированных сред.

Разделение ступеней является критически важным событием для многоступенчатых аэрокосмических аппаратов и требует высокой точности, надежности и исключения образования осколков. Гибкие линейные кумулятивные заряды (ГЛКЗ) стали достойным решением этой задачи благодаря высокой режущей мощности, малому весу и способности адаптироваться к структурным интерфейсам. В данном исследовании представлено комплексное численное и экспериментальное изучение механизма разделения ступеней на основе ГЛКЗ с акцентом на оптимизацию качества резки, минимизацию осколков и с валидацией результатов моделирования по результатам испытаний. Были смоделированы три различные конфигурации с использованием гидрокодного программного обеспечения: базовая установка с плоской пластиной (случай А) с ГЛКЗ массой 8.4 г/м; модифицированная геометрия с выточкой радиусом R8 для управления трещиной (случай B); конфигурация с уменьшенным зарядом (4.2 г/м) для минимизации ударного воздействия и обеспечения резки в одной плоскости (случай C). Моделирование осуществлялось с помощью сопряженных эйлеровых и лагранжевых решателей, продвинутых моделей материалов и встроенных контрольных точек для описания физики детонации, формирования кумулятивной струи и структурного отклика в микросекундном временном масштабе. Случай B показал значительное улучшение в снижении количества осколков, в то время как случай C позволил достичь чистого реза в одной плоскости без образования осколков. Окончательная конфигурация была реализована и испытана экспериментально на образце в виде плоской пластины. Результаты тестов близко совпали с прогнозами моделирования, показав точное разделение ступеней, сохранность крепежных элементов и отсутствие разлетающихся фрагментов, что подтвердило эффективность оптимизированной с помощью гидрокода конструкции. Данная работа подчеркивает потенциал гидрокодного моделирования для руководства экономически эффективным, оперативным и экспериментально подтвержденным проектированием систем разделения ступеней на основе ГЛКЗ. Полученные результаты предлагают практические способы, которые можно использовать при разработке механизмов разделения ступеней следующего поколения для космических и ракетных отраслей, где точность и безопасность имеют первостепенное значение.

Обобщенный девиатор тензора напряжений вводится как разность между тензором напряжений и единичным тензором, умноженным на среднее нормальное напряжение, которое в общем случае не сводится к октаэдрическому нормальному напряжению. Из условия того, что среднее нормальное напряжение обобщенного девиатора должно тождественно равняться нулю, получено функциональное уравнение относительно среднего нормального напряжения. Дано решение уравнения, которое зависит от одной функции двух переменных. Рассмотрен класс критериев предельного состояния, сформулированных относительно среднего нормального напряжения и второго инварианта обобщенного девиатора напряжений. Показано, что данному классу принадлежат критерии Мизеса - Шлейхера и Кулона - Мора. Рассмотрен ряд промежуточных случаев.

Приведены результаты лабораторных исследований проницаемости длиннопламенного газового угля Моховского разреза Кузбасса в зависимости от интенсивности циклического воздействия жидким азотом. Влияние замораживаний на трещиноватость оценивалось по изменению фильтрации газа и скорости распространения ультразвука. Получено увеличение проницаемости тестируемого угля в сжатом состоянии до промышленно значимых величин. Для достижения эффекта достаточно трех-четырех циклов обработки жидким азотом. Воздействие снижает скорость распространения продольных ультразвуковых волн до 6 %, что указывает на повышение объемной плотности микротрещин.

Проведен анализ горно-геологической и геомеханической обстановки на Таштагольском и Шерегешевском месторождениях, который показал, что отработка шахтных полей характеризуется наличием мало- и среднеамплитудных тектонических нарушений, разломов, даек, контактов руд и пород. Выявлено, что при формировании камер и проведении подготовительных выработок большая часть геодинамических явлений возникает в окрестности отмеченных поверхностей ослабления массива. С помощью математического моделирования выполнены расчеты напряженно-деформированного состояния массива горных пород для различных углов падения тектонических нарушений при приближении к ним подготовительных выработок. Установлено, что для ширины тектонического нарушения от 1 до 3 м сдвиг его берегов по плоскости сместителя при угле падения нарушения 65° может произойти с приближением к нему выработки на расстояние менее 10 м, при угле падения 45° - менее 20 м, при угле падения 15° - менее 40 м. Для нарушений, имеющих ширину от 5 до 10 м, при угле падения нарушения 65° сдвига его берегов по плоскости сместителя не происходит, при угле 45° сдвиг может произойти с приближением выработки к нарушению на расстояние менее 5 м, при угле падения 15° - менее 30 м.

Обнаружены зависимости энергетических параметров энергии активации дегидратации в горных породах от фазового соотношения β-кварца к α-кварцу. В породах, где преобладает β-кварц (β-кварц / α-кварц > 1), наблюдается вывалообразование, а соотношение энергии активации дегидратации кристаллизационной (химически связанной) к адсорбированной (физически связанной) воде менее 1. Это свидетельствует о повышении в породах свободной и физически связанной воды, которая проникает в образовавшиеся дефекты горной породы, вызванные фазовым переходом кварца, и приводит к повышению их энергии дегидратации.

Проанализированы известные методические подходы по определению прочностных показателей пород в массиве с использованием результатов испытаний их образцов. Выявлен ряд недостатков, общий из них - эмпирический подход, заключающийся в уменьшении прочностных характеристик пород в массиве пропорционально степени его нарушенности. Предложена методика определения прочностных показателей пород с учетом изменения реологических параметров в массиве. Она в бóльшей мере отражает физические процессы проявления горного давления в выработках.