Главная – Журналы – Поиск по журналам

Данная статья представляет собой обзор результатов комплексного изучения и датирования контуритовых отложений Юго-Западной Атлантики, выявления источников и процессов переноса осадочного вещества в контексте плиоцен-четвертичных изменений среды и климата. Основное внимание уделено исследованиям Лаборатории палеоокеанологии ИО РАН совместно с коллегами в течение последнего десятилетия. Рассматриваются контуритовые системы континентального склона Аргентинской Патагонии, плато Санта-Катарина и Сан-Паулу, дрифта Иоффе и гравитит-контуритовая система у подножия подводной горы Сан-Томе. Идентификация этих систем проведена на основе широкого комплекса сейсмоакустических, литолого-геохимических данных, изменений магнитной восприимчивости. Рассмотрены специфические признаки контуритов, отличающие их от других типов донных осадков. Возраст отложений определен с помощью биостратиграфии либо изотопно-кислородной стратиграфии и подтвержден масс-спектрометрическими радиоуглеродными датировками (в пределах последних 50 тыс. лет). Показано, что основным фактором формирования контуритовых систем является эрозионно-аккумулятивная деятельность придонных (вдольсклоновых) течений вод антарктического происхождения – важной составляющей Атлантической меридиональной циркуляции и глобального конвейера. Таким образом, контуритовые системы содержат «летопись» геологической и климатической истории региона. На дрифте Иоффе вскрыты самые древние отложения из всех рассмотренных в данной работе. Они накопились за последние 3.2 млн лет, т.е. в течение интервала формирования палеоокеанологической изменчивости современного типа после закрытия Панамского прохода. Для остальных систем вскрытые колонками отложения характеризуют ледниково-межледниковые стадии позднечетвертичного этапа геологической истории и соответствующие изменения уровня океана, климата и придонной циркуляции.

Изучены свойства анодно-окисленных слоёв кремния, имплантированного ионами CO⁺ с энергией 90 кэВ в зависимости от дозы ионов в диапазоне от 2,5 х 10¹⁵ до 3 х 10¹⁶ см^-2. После имплантации ионов образцы были отожжены при температуре 700 °C в течение 1 ч в атмосфере паров N₂. Анализ окисленных слоёв проводился с помощью спектральной эллипсометрии, атомно-силовой микроскопии и инфракрасной спектроскопии. Коэффициент преломления окисленных слоёв превышал его значение в термически выращенном SiO₂ и уменьшался от 1,58 до 1,52 с ростом дозы ионов СО⁺ от 2,5 х 10¹⁵ до 1 х 10¹⁶ см^-2. По мере роста дозы ионов CO⁺ в плёнках анодного окисла наблюдалось увеличение инфракрасного поглощения на молекулах CO₂. Дозовая зависимость коэффициента преломления анодно-окисленных слоёв обсуждается с точки зрения формирования микропустот в оксиде кремния при испарении молекул СО₂.

Получены и проанализированы экспериментальные данные об энергетической эффективности (ЭЭ) ввода/вывода излучения на всём пути его распространения в среде фотополимерных голографических решёток и планарного волновода. Установлено, что основной вклад в потери мощности излучения вносят поглощение в среде фотополимера из-за неполного обесцвечивания красителя при постобработке голограмм, а также их относительно малая дифракционная эффективность (ДЭ). Вследствие недостаточного согласования спектральных характеристик отражательных голограмм и LED-дисплеев лишь часть мощности их излучения используется в виде полезного сигнала. С учётом полученных экспериментальных данных итоговая оценка ЭЭ составила ∼10 % относительно мощности излучения LED на входе всей структуры решётки ввода/вывода-волновод. Для повышения этой величины следует применять регистрирующие среды с малой толщиной (менее 10 мкм) и одновременно с большой амплитудой фотоиндуцированного изменения показателя преломления, которые могут обеспечить необходимые ДЭ и степень согласования указанных спектральных характеристик, а также снизить поглощение в среде фотополимера. В этом случае ожидаемое значение ЭЭ может достичь ∼40 %.

Проведено исследование сложного пространственного течения струи фреона, истекающей из длинного канала треугольного сечения, в режиме ламинарно-турбулентного перехода. С целью получения подробной картины течения реализован многоракурсный измерительный комплекс гильберт-диагностики на базе прибора ИАБ-463М. Показано, что геометрия канала оказывает слабое влияние на сценарий ламинарно-турбулентного перехода в канале с образованием puff-структур. Установлено, что при попадании в струю, истекающую из треугольного в сечении канала, puff-структура вызывает её турбулизацию и генерирует вторичные возмущения в слое смешения. Результаты могут иметь практическое значение в процессах горения и осаждения CVD.

Рассматривается новый метод повышения качества изображений, восстановленных из цифровых голограмм, методом пространственных субпиксельных сдвигов, т. е. сдвигов на некоторую величину, меньшую, чем разрешение, обеспечиваемое устройствами регистрации. В цифровой голографии в качестве среды для записи голограмм используются матрицы фотоприёмников. Разрешение определяется типом применяемых матриц. Для получения голограмм использовалась камера с матрицей фотоприёмников разрешением 9000 х 6752 и размером одного элемента 0,86 х 0,86 мкм. Размер применяемой матрицы составлял 7,7 х 5,8 мм, пространственное разрешение таких устройств - около 500-1000 линий/мм. Это уже позволяет получать цифровые голограммы. Однако для повышения качества восстановленных изображений необходимо повысить разрешение голограммы при регистрации. Для увеличения разрешения в работе использовалось устройство для внесения пространственного субпиксельного сдвига матрицы фотоприёмников. Недостаточное разрешение матриц компенсировалось с помощью субпиксельных пространственных сдвигов. Сдвиг осуществлялся по координатам X и Y на 430 нм, что составило половину размера одного элемента матрицы. Размер цифровой голограммы увеличился в 4 раза (18000 х 13504 пикселя). Восстановление изображений производилось с помощью быстрого преобразования Фурье. Для ускорения работы потребовалось использовать графический ускоритель для восстановления изображений из голограмм.

Проведено экспериментальное исследование первичной и вторичной нестационарных неустойчивостей пограничного слоя скользящего крыла в условиях доминирования первичной неустойчивости поперечного течения в присутствии локализованного трехмерного элемента шероховатости на обтекаемой поверхности. Измерения выполнялись с помощью термоанемометра в малотурбулентной аэродинамической трубе при малой дозвуковой скорости набегающего потока в условиях неконтролируемых («естественных») нестационарных возмущений. Обнаружено и подробно изучено четыре типа усиливаемых нестационарных возмущений пограничного слоя: низкочастотные, ассоциируемые с первичной неустойчивостью течения, среднечастотные (тип III вторичной неустойчивости) и высокочастотные (тип I и II вторичной неустойчивости). Подробно исследованы свойства этих возмущений и проведен анализ положения и формы областей их локализации в плоскости, нормальной стенке и потоку, относительно слоев сильного сдвига продольной компоненты средней скорости потока по размаху и по нормали к стенке. Показана сложная природа вторичных возмущений, которую трудно объяснить упрощенными представлениями о существовании z- и y- мод вторичной неустойчивости, рассмотренными в предыдущих исследованиях.

Представлены результаты термоанемометрических измерений набегающего потока и пограничного слоя плоской пластины с притупленной передней кромкой, при наличии источника возмущений в виде N-волны. На основе проведенных измерений получены оценки взаимных корреляционных характеристик. По распределению взаимных фаз сделаны выводы о наличии дифракционных явлений набегающих пульсаций. Показано, что в отличии от случая с острой передней кромкой, в случае притупленной передней кромки не удается достоверно определить наличие дифракционных явлений.

Для описания течения в дальнем плоском турбулентном следе за телом в пассивно стратифицированной жидкости привлекается математическая модель, включающая в себя алгебраические представления Роди рейнольдсовых напряжений и дифференциальные уравнения переноса дефекта продольной компоненты осредненной скорости, баланса энергии турбулентности и скорости ее диссипации, дефекта плотности, вертикальной компоненты вектора потока массы и дисперсии турбулентных флуктуаций плотности. Используется приближение дальнего следа. Обсуждается вопрос о локально-равновесном усечении двух последних уравнений. Сопоставляются законы автомодельного вырождения характеристик поля плотности в классическом турбулентном следе за буксируемым цилиндром и безымпульсном турбулентном следе. Дана основанная на численных экспериментах интерпретация появления значительных погрешностей при использовании локально-равновесного усечения уравнения переноса дисперсии флуктуаций плотности.

Выполнено экспериментальное исследование течения в дискретно-шероховатом канале. Рассмотрено влияние относительной высоты поперечных выступов (в диапазоне от 2 до 10 % высоты канала) на характеристики турбулентности и процесс формирования течения в пристеночной области канала. Акцент в работе сделан на малые высоты выступов. Установлено, что при высоте выступов менее 5,5 % происходит кардинальное изменение пульсационных и пространственных параметров течения, а также меняется структура течения в отрывной области и механизмы формирования вихрей. Поперечный размер вихрей за выступами высотой 2 % превышает высоту выступа в два раза. Характерный пик в спектрах, соответствующий частоте срыва вихрей при полном проявлении шероховатости, при уменьшении высоты выступов постепенно вырождается, и основную роль в формировании вихрей начинают играть вертикальные маховые движения границы отрывной области.

Методами численного моделирования в трехмерной постановке выполнены расчеты газодинамики внутреннего электрода плазмотрона двухкамерной схемы при его «холодной» продувке. Получены пространственные распределения скорости газового потока, кинетической энергии турбулентности и давления в полости двухкамерного электрода с двумя завихрителями, обеспечивающими тангенциальный подвод плазмообразующего воздуха. Изменения скорости газа в поперечных сечениях дуговой камеры согласуются с ранее опубликованными данными «холодной» дымовой продувки двухкамерного плазмотрона с цилиндрической формой электрода. Установлено, что цилиндроконическая форма внутреннего электрода может приводить к сокращению начального ламинарного участка столба электрической дуги за счет расширения турбулентного участка при фиксированной средней ее длине. В экспериментах на плазмотроне с межэлектродной вставкой показано, что цилиндроконическая форма электрода приводит к увеличению напряжения в плазмотроне на 30 - 35 % по сравнению с электродом цилиндрической формы, что качественно подтверждает полученные расчетные данные о повышении кинетической энергии турбулентности и расширении турбулентного участка столба электрической дуги в плазмотроне двухкамерной схемы.