Главная – Журналы – Поиск по журналам

В специальном выпуске журнала посвященном памяти академика Николая Леонтьевича Добрецова публикуются статьи, отражающие развитие исследований и его идей в тех направлениях, которые входили в круг его научных интересов. Многообразие научных интересов Н.Л. Добрецова определило широкий круг тематик представленных статей. Этот круг охватывает тектонику, глубинную геодинамику, взаимодействие тектоники плит и плюмов, метаморфизм, включая метаморфизм сверхвысоких давлений в зонах субдукции, закономерности структуры геомагнитного и гравитационного полей, их связь с проявлениями плюмового магматизма, уникальные месторождения полезных ископаемых.

Природные алмазы полигенны и образуются в очень широком диапазоне Р-Т параметров, составов среды кристаллизации и фугитивности кислорода. Как доказано в последние годы, генезис части алмазов непосредственно связан с кристаллизацией алмаза из металл-углеродных расплавов. Поскольку в природных минералообразующих процессах весьма вероятно участие различных компонентов, характерных для мантийных сред, представляется актуальным проанализировать результаты экспериментов по влиянию флюидов системы C-O-H-N-S на особенности кристаллизации и индикаторные характеристики алмаза. Представленные в обзоре экспериментальные данные показывают, что повышение концентрации флюидных компонентов (N, O, S, H₂O, CH₄-H₂) при постоянных Р-Т параметрах оказывает ингибирующее влияние на процессы кристаллизации алмаза в металл-углеродном расплаве и, в конечном итоге, приводят к образованию метастабильного графита вместо алмаза. Повышение Р и Т уменьшает ингибирующее влияние примесей и расширяет область кристаллизации алмаза. Выявлены основные закономерности специфических изменений морфологии, дефектно-примесного состава и внутреннего строения кристаллов алмаза в зависимости от типа и концентрации примеси в среде кристаллизации. Обосновано, что примесно-обусловленные специфические изменения морфологии алмаза и тенденции изменения концентрации азота в алмазе являются индикаторными характеристиками условий кристаллизации и основой для реконструкции процессов образования алмаза в восстановительных условиях металлсодержащей мантии.

Представлены результаты исследования влияния горизонтального градиента температуры поверхности на динамику теплового конвективного потока с помощью прямого численного моделирования (DNS). Проведена серия расчетов при умеренных числах Рэлея (10⁵ - 10⁸). Расчетная область имела прямоугольную форму с двумя горизонтальными стенками с заданной разницей средних температур между ними, приводящей к формированию свободно-конвективного течения. Температура на нижней стенке имела неоднородное распределение вдоль одной из горизонтальных осей. Образующиеся за счет вертикального градиента плотности конвективные ячейки находились под воздействием слабого горизонтального градиента температуры, что приводило к их деформации и переносу к центральной оси расчетной области. В результате наблюдались интенсивные когерентные горизонтальные колебания положения центрального восходящего потока на низкой частоте. Эта частота слабо зависела от числа Рэлея, а амплитуда колебаний росла с его увеличением. Данный эффект возникновения низкочастотных колебаний не проявляется в двумерном моделировании и возникает в результате взаимодействия соседних трехмерных конвективных ячеек, попадающих в центральный восходящий поток. Авторами предложена асимптотическая оценка для периода этих колебаний. Показано, что колебания не исчезают с ростом числа Рэлея, что дает основание ожидать их влияния на тепломассоперенос в природных течениях.

Основной целью работы является экспериментальное изучение механизма слабонелинейного взаимодействия малоамплитудных нестационарных мод неустойчивости поперечного течения пограничного слоя 35-градусного скользящего крыла со стационарными вихрями неустойчивости поперечного течения. В исследуемом потоке доминирует неустойчивость поперечного течения, а неустойчивость Толлмиена - Шлихтинга подавлена благоприятным градиентом давления. Стационарные возмущения большой амплитуды (до 20 % в конце области измерений) возбуждаются элементом шероховатости поверхности. Контролируемые нестационарные возмущения малой амплитуды генерируются в пограничном слое источником возмущений, расположенным выше по потоку от элемента шероховатости. Их амплитуда в основной области взаимодействия не превышает 1 %. Источник возбуждает квазидвумерные (однородные по размаху) волны на низких частотах, соответствующих области первичной неустойчивости поперечного течения. Результаты термоанемометрических измерений показали, что характеристики среднего потока, а также стационарных и нестационарных возмущений не зависят от амплитуды последних. Развитие же нестационарных возмущений очень сильно зависит от присутствия вихрей. Возбуждаемые квазидвумерные волны неустойчивости очень быстро затухают вниз по потоку, а формирующиеся и нарастающие (в определенном диапазоне поперечных волновых чисел) стационарные вихри преобразуют квазидвумерные волны в сильно трехмерные с поперечно-волновым спектром, соответствующим наиболее нарастающим модам неустойчивости поперечного течения. Эта трансформация происходит не локально в ближнем поле неровности поверхности, а распределена в направлении потока. Нарастание амплитуд стационарных возмущений является почти экспоненциальным с зависимостью инкрементов от поперечного волнового числа характерной для мод неустойчивости поперечного течения. В то время как нарастание амплитуд нестационарных мод имеет более сложный, иногда немонотонный характер ввиду их нелинейного взаимодействия. Найдено, что в нормальной потоку и стенке плоскости амплитуды нестационарных возмущений всех частот сильно локализованы в областях высоких величин градиента средней скорости потока по размаху модели. Предложен существенно трехмерный физический механизм слабонелинейной трансформации квазидвумерных волновых возмущений в трехмерные высокоамплитудными стационарными вихрями неустойчивости, аналогичный подъемному (lift-up) эффекту, предложенному ранее для объяснения роста полосчатых структур в двумерных пограничных слоях.

Представлены результаты экспериментальных исследований структуры закрученного потока за лопаточным завихрителем в гладкой трубе при числе Рейнольдса осевого течения, изменяющемся в диапазоне Re = 240 - 1640. Проанализировано изменение степени закрутки потока по длине трубы в зависимости от числа Рейнольдса. Выявлены основные закономерности эволюции профилей продольной и окружной компонент скорости потока и распределения среднеквадратичных пульсаций продольной компоненты скорости при увеличении расстояния от завихрителя. Показано, что при Re = 1640 в трубе развивается неустойчивость течения, которая является следствием формирования области возвратного течения на оси трубы в непосредственной близости от завихрителя. Проанализировано влияние закрутки потока на появление признаков локального ламинарно-турбулентного перехода в окрестности оси трубы и вблизи ее стенки: резкий рост среднеквадратичных пульсаций скорости с увеличением числа Рейнольдса и появление перемежаемости в осциллограммах скорости потока. Установлено, что в пристеночной области локальная турбулизация потока вызвана взаимодействием со стенкой следов за лопатками завихрителя.

Рассмотрены методические вопросы, относящиеся к исследованиям ламинарно-турбулентного перехода в дозвуковых пограничных слоях с помощью видеосъемки в инфракрасном диапазоне. Предложен способ оценки трения на стенке на основе анализа хода температуры предварительно подогретой поверхности модели. Предложен усовершенствованный метод нахождения линий начала и завершения перехода.

Рассмотрена возможность управления строением фторполимерного покрытия путем разбавления газа-предшественника инертным газом при синтезе методом осаждения из газовой фазы, активированной горячим проволочным катализатором (Hot Wire CVD). Показано, что разбавление газа-предшественника существенно влияет на строение формируемого покрытия, что приводит к изменению его смачиваемости и скорости роста формируемого покрытия.

Исследована возможность доизвлечения цинка из хвостов флотационного обогащения полиметаллической руды. Изучен вещественный состав техногенного минерального сырья и обоснована целесообразность его гидрометаллургической переработки. Рассмотрено влияние реагентного режима на эффективность сернокислотного выщелачивания цинка. Определена оптимальная концентрация серной кислоты, установлена эффективность электрообработки рабочего раствора выщелачивания. Оценена эффективность введения различных окислителей в процесс выщелачивания. Озонирование рабочих растворов выщелачивания и введение хлорида натрия оказывают положительный эффект на извлечение цинка.

Приведены результаты натурных испытаний стационарных приборов регистрации электромагнитного излучения, предшествующего разрушению горных пород, в шахтных условиях при их установке на передвижное горно-шахтное оборудование. Установлены пороговые значения регистрируемых сигналов, соответствующие разрушению участков кровли выработок, оценены частоты электромагнитных помех при полностью обесточенном электрооборудовании очистного забоя, выключенном и работающем технологическом оборудовании. Даны рекомендации по совершенствованию конструкции прибора и обработки регистрируемых данных.