ТОМ 96, №2

АНАЛИЗ КОЛЛЕКТОРСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА, ПОДВЕРЖЕННОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ РАЗРЫВУ ПО СОБСТВЕННЫМ КОЛЕБАНИЯМ СТОЛБА ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ
Рассмотрена задача о собственных колебаниях столба жидкости в насосно-компрессорной колонне, помещенной в вертикальную скважину, возникающих после внезапного открытия или закрытия скважины. Построена математическая модель динамики столба жидкости в скважине, сообщающейся с пластом через проницаемые стенки открытого участка скважины и через трещину гидравлического разрыва пласта. На основе этой модели получены аналитические решения, описывающие затухающие собственные колебания давления и скорости течения жидкости в скважине под действием сил вязкого сопротивления вблизи стенок скважины, а также фильтрационных процессов в призабойной зоне пласта, подверженной гидравлическому разрыву. Сравнительный анализ результатов расчета с имеющимися промысловыми данными показывает, что частотные характеристики течения жидкости в скважине, а также интенсивность затухания собственных колебаний скорости этого течения дают содержательную информацию о коллекторских параметрах призабойной зоны пласта и о качестве трещин его гидравлического разрыва.   
Автор:  В. Ш. Шагапов, Г. Р. Рафикова, Р. А. Башмаков, З. З. Мамаева
Ключевые слова:  нефтяная скважина, пласт, столб жидкости, собственные колебания, трещина гидравлического разрыва, характеристическое уравнение
Стр:  281

ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ТЕРМОГАЗОГЕНЕРАТОРОМ
Приведен анализ волнового поля давления в скважине, возникающего в результате горения порохового заряда термогазогенератора. На основе решения задачи, полученного спектральным методом, показано, что скважина в рассматриваемом случае представляет резонатор, который реализует волновые возмущения дискретного спектра. Определены четыре типа возможных колебаний давления в скважине, соответствующие реализации различных сочетаний периодических, апериодических и резонансной мод. Для случая реализации только периодических мод осуществлено сопоставление с экспериментом, свидетельствующее о преобладающем вкладе нулевой моды. Из этого следует также, что аппроксимация колебаний только нулевой модой возможна как при малых, так и при больших амплитудах. Величина кажущегося коэффициента затухания приблизительно в два раза выше для высокоамплитудных процессов, при этом круговая частота остается неизменной. Установлено, что затухание волн давления происходит преимущественно за счет упругих потерь в среду, окружающую скважину. Вклад диссипативных процессов, обусловленных вязким трением жидкости в скважине, относительно мал.   
Автор:  А. И. Филиппов, О. В. Ахметова, М. А. Зеленова, А. А. Ковальский, Ф. А. Веприцкий
Ключевые слова:  фильтрационные волны, резонансная мода, периодическая мода, апериодическая мода, термогазогенератор, спектральный метод
Стр:  289

ВЛИЯНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА НА ПОЛЕ ДАВЛЕНИЯ В ПЛАСТЕ
Предложена аналитико-численная модель фильтрации в продуктивном пласте с горизонтальной трещиной, основанная на решении квазистационарной задачи о фильтрационном поле давления в анизотропной пористой среде с преобладающей вертикальной проницаемостью, разделенной дисковой областью гидроразрыва. На границах, отделяющих трещину от окружающих пород, уравнения пьезопроводности дополнены условиями сопряжения. Задача решена в нулевом асимптотическом приближении в пространстве изображений Лапласа–Карсона. Обращение формул выполнено с использованием численного алгоритма ден Изегера.

Приведены результаты вычислительного эксперимента. Показано, что наибольшее влияние расположения трещины на поле давления наблюдается в случае, когда она находится на одной из границ продуктивного слоя, а с некоторого момента времени расположение щели перестает оказывать влияние на поле давления в трещине. На расчетных кривых давления наблюдается стабилизация, аналогичная известной логарифмической модели для случая сплошного однородного пласта.

Исследована пространственно-временная зависимость возмущения давления по толщине пласта, в котором осуществлен гидроразрыв. Показано, что перепад давления между каждой точкой вертикального сечения и подошвой (кровлей) пласта возрастает при малых значениях времени. В последующем перепад давления достигает максимума и рост сменяется падением. Отмечается закономерность, заключающаяся в том, что темп роста перепада давления между трещиной и подошвой пласта значительно выше, чем падения.  
Автор:  А. И. Филиппов, О. В. Ахметова, М. А. Зеленова
Ключевые слова:  гидроразрыв, трещина, поле давления
Стр:  301

ЗАМЕЩЕНИЕ МЕТАНА ИЗ СОСТАВА ГАЗОГИДРАТА ДВУОКИСЬЮ УГЛЕРОДА В ПЛАСТЕ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ
Построена математическая модель замещения метана двуокисью углерода из состава гидрата в пласте, насыщенном метаном и его гидратом, в условиях отрицательных температур при закачке углекислого газа. Проведен анализ влияния проницаемости, пористости и протяженности пласта, исходной насыщенности гидрата метана, коэффициента диффузии через слой гидрата CO₂ на массу извлекаемой смеси метана и диоксида углерода. Показаны основные возможные варианты извлечения метана из пласта в
зависимости от соотношения характерных времен наполнения пласта углекислым газом и кинетики фазовых переходов.  
Автор:  Г. Р. Рафикова, М. К. Хасанов
Ключевые слова:  газовый гидрат, замещение метана диоксидом углерода, диффузия, газогидратный пласт, отрицательные температуры
Стр:  312

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖИДКОСТИ В КАПИЛЛЯРАХ И СОПЛАХ ПЕЧАТАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Получены изотермы расклинивающего давления β-пленок на основании данных по скоростям течения в неоднородном электрическом поле пленок модельных жидкостей на поверхности кварцевых капилляров различных радиусов. Увеличение градиентов поля приводит к отклонению от равновесного состояния пленок в сторону роста их толщины.  
Автор:  И. Н. Карпович
Ключевые слова:  струйная печать, цилиндрический канал, чернила, столбик жидкости, краевой угол смачивания, неоднородное электрическое поле, массоперенос
Стр:  322

СОУДАРЕНИЯ КАПЕЛЬ ЖИДКОСТИ В ПОТОКЕ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
Приведены результаты экспериментальных исследований соударений капель воды, а также растворов с пониженным поверхностным натяжением (0.0361 Н/м) и повышенной динамической вязкостью (0.0108 Па ⋅ с) в потоке типичных дымовых газов на примере продуктов сгорания керосина. Для соответствия перспективным промышленным приложениям выбраны широкие диапазоны варьирования параметров соударения капель: радиусы капель 0.1–0.7 мм, скорости их движения 0.1–7 м/с, углы атаки 0–90^о . Проанализированы видеокадры реализации четырех режимов соударения капель: коагуляция, разлет, дробление, отскок. Обнаружены существенные различия между характеристиками трансформации поверхностей соударяющихся капель растворов и воды. Определено влияние дымовых газов на характеристики соударения капель путем сравнения соударения аналогичных капель в воздухе при комнатной температуре. Определены положения границ между режимами соударений капель на соответствующих картах с учетом динамической вязкости и поверхностного натяжения жидкости в каплях, безразмерного параметра взаимодействия капель и их числа Вебера. Установлены основные различия между жидкостями в количестве и размерах вторичных капель, образующихся при столкновении их первичных капель.    
Автор:  С. С. Кропотова, Н. Е. Шлегель, П. А. Стрижак
Ключевые слова:  соударяющиеся капли, высокотемпературные газы, продукты сгорания, режимы взаимодействия, карта режимов, вторичные жидкостные фрагменты
Стр:  328

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ КОНДЕНСАЦИИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ТРУБЕ С ПОМОЩЬЮ КОМБИНИРОВАННОГО ГИДРОФОБНОГО ПОКРЫТИЯ
Исследована теплоотдача при конденсации водяного пара на горизонтальной трубе со структурированным гидрофобным покрытием и без покрытия при наличии неконденсирующихся газов. Разработан способ гидрофобизации металлической поверхности теплообмена с помощью комбинации микроструктуры и наночастиц, что позволяет достигнуть краевого угла 158 град. Изучено влияние неконденсирующихся газов и температурного напора на коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара на горизонтальной трубе без покрытия и с покрытием на основе наночастиц углерода  
Автор:  Ю. А. Кузма-Кичта, Д. В. Чугунков, А. В. Лавриков, Н. С. Иванов
Ключевые слова:  конденсация, гидрофобность, смачивание, краевой угол, капельная конденсация
Стр:  337

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ И КОНДЕНСАЦИИ С ПОМОЩЬЮ ПОКРЫТИЙ ИЗ МИКРО- И НАНОЧАСТИЦ
Исследована интенсификация теплообмена при кипении и конденсации с помощью покрытий из микрои наночастиц. Гидрофильное покрытие из наночастиц, нанесенное на поверхности кипения, уменьшает термическое сопротивление термосифона и повышает критическую тепловую нагрузку в микроканале. Капельная конденсация на горизонтальной трубе стабилизируется с помощью нанесения комбинированного гидрофобного покрытия. Разработаны метод получения наночастиц оксида алюминия и технология формирования нанорельефа  
Автор:  Ю. А. Кузма-Кичта, Н. С. Иванов, А. В. Лавриков, Д. В. Чугунков
Ключевые слова:  кипение, конденсация, гидрофильность, гидрофобность, смачивание, краевой угол, капельная конденсация
Стр:  344

COMPUTATIONAL MODELING OF PARTIAL PHASE CHANGE IN THE HYPOEUTECTIC BINARY ALLOY Al–7Si MELT OVER A COOLED TILTED PLATE
A computational model has been developed to study the effect of the tilt angle (15, 30, 45, and 60^o ) and pouring temperature (893, 903, 913, and 923 K) on the phase change behavior of the hypoeutectic binary alloy Al–7Si. The analysis has been done with the help of the obtained temperature field, solid fraction evolution, as well as the Si distribution and macrosegregation. The two-dimensional multiphase volume-averaging transient model is used for computational modeling, incorporating phase diagram information, enthalpy-updating scheme, composition–solid fraction coupling, and variation in the thermophysical properties inside a mushy zone. It is observed that the effect of the tilt angle on the cooling rate is much superior to the pouring temperature effect. Moreover, the formation of eutectic plateau and negative macrosegregation are observed near the surface of the tilted plate in the eutectic temperature zone. Negative macrosegregation becomes high near the exit of the tilted surface.  
Автор:  Rishitosh Ranjan, P. Ghose, B. Surekha
Ключевые слова:  hypoeutectic binary alloy, phase change, cooled tilted plate, semisolid metal processing
Стр:  349

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР ПРИ СПЕКАНИИ МЕТОДОМ SPS ОДНОВРЕМЕННО ДВУХ ИЛИ НЕСКОЛЬКИХ МАТЕРИАЛОВ
Для определения распределения температур как на контактных границах, так и непосредственно в каждом материале при их одновременном спекании методом SPS использовано решение тепловой задачи и разработана программа расчета. Рассмотрен нагрев образца оксида алюминия с перегородками из вольфрама, никеля и графита. Обнаружено, что нагревание током материалов с большой электропроводностью происходит с малыми градиентами температуры как в осевом, так и в радиальном направлениях, что позволило разработать аддитивный способ получения из них заготовок габаритных размеров  
Автор:  В. В. Крижановский, В. И. Мали
Ключевые слова:  оксид алюминия, никель, вольфрам, графит, температура, электрический ток, аддитивный способ SPS
Стр:  361

МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И СОПРЯЖЕННОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА В РАБОЧИХ ПОЛОСТЯХ ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИСТЕМ
На основе анализа результатов численного моделирования нестационарных газодинамических процессов и сопряженного теплопереноса в полостях различных геометрических форм определены возможности организации в них импульсно-периодического процесса с заданными частотными характеристиками. В расчетах рассматривался теплообмен в полости при различных начальных давлениях газа в ней и плотностях энергоподвода. Варьировались состав смеси и толщина стенок оболочки полости. Моделирование состояния системы проводилось при воздействиях однократного импульса и серии импульсов на нее.  
Автор:  Н. А. Брыков, К. Н. Волков, В. Н. Емельянов
Ключевые слова:  импульсно-периодический процесс, сопряженный теплообмен, численное моделирование, энергоподвод, импульс
Стр:  367

ВЛИЯНИЕ ОСАЖДЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО СТВОЛУ ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ
Работа посвящена исследованию теплообменных процессов восходящего потока флюида в добывающей скважине при осаждении на стенках скважины механических примесей, например, асфальто-парафиновых отложений. Рассматривается математическая модель, результаты численных решений формирования температурного поля по стволу скважины. Показано, что за счет изменения коэффициента теплообмена на участках отложения механических примесей наблюдается изменение градиента температуры в нестационарном тепловом поле. Полученные результаты могут быть использованы при интерпретации данных термометрических исследований добывающих скважин  
Автор:  М. Ф. Закиров, Р. А. Валиуллин, Р. Ф. Шарафутдинов, А. Ш. Рамазанов
Ключевые слова:  термометрия, расходометрия, механическая примесь, осаждение, теплообмен, скважина, дебит, многопластовая система
Стр:  373

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОБОДНО-КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА ОДНОРЯДНЫХ ПУЧКОВ ИЗ ТРУБ СО СПИРАЛЬНЫМИ АЛЮМИНИЕВЫМИ РЕБРАМИ РАЗНОЙ ВЫСОТЫ В ПОТОКЕ ВОЗДУХА, ИНТЕНСИФИЦИРОВАННОГО ВЫТЯЖНОЙ ШАХТОЙ
Представлены экспериментальные исследования свободно-конвективного теплообмена однорядных пучков биметаллических труб со спиральными накатными алюминиевыми ребрами разной высоты (2–14.6 мм) с вертикальным потоком воздуха, создаваемым вытяжной шахтой с регулируемой высотой H = 0.52, 1.16, 2.12 м. Компоновка пучков осуществлялась с постоянным относительным поперечным шагом σ1 = 1.14 из 6 труб. По данным измерений вычисляли средний приведенный коэффициент теплоотдачи, который составил от 0.78 до 17.30 Вт/(м² ⋅ ^о С) при числах Релея (19–360) ⋅ 10³ . Получено уравнение подобия для описания зависимости теплоотдачи однорядных пучков с различной высотой ребра в режиме свободной конвекции от относительной высоты системы пучок–шахта.

Обнаружено, что интенсификация свободной конвекции воздуха установкой над пучком вытяжной шахты позволяет увеличить интенсивность теплоотдачи до 2.3 раза. Получены выражения для определения энергетической и аэродинамической эффективности системы пучок–шахта. Определена оптимальная высота оребрения (около 8 мм) для пучков исследуемых труб с вытяжной шахтой.  
Автор:  А. Б. Сухоцкий , Е. С. Данильчик
Стр:  383

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ГЕОКРИОЛОГИИ НА ОСНОВЕ ФОРМУЛ ДЛЯ ЗАТУХАЮЩИХ ГАРМОНИЧЕСКИХ ВОЛН ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ОДНОРОДНОМ ПОЛУПРОСТРАНСТВЕ
В рамках теории А. В. Лыкова сформулирована начально-краевая задача для расчета полей температуры и влагосодержания в однородном полупространстве, граница которого находится в состоянии тепло- и массообмена с воздушной средой. Материал полупространства состоит из твердой основы (капиллярно-пористое тело) и воды, теплообмен границы полупространства с воздушной средой происходит по закону Ньютона, а массообмен — по закону Дальтона. В исходном состоянии воздушная среда и материал имеют одинаковую температуру, а плотности потоков тепла и влаги на разделяющей их границе равны нулю. В момент времени, принятый за начало отсчета, температура воздуха начинает совершать малые гармонические колебания вблизи своего первоначального значения. Показано, что с течением времени внутри материала будет устанавливаться режим тепломассопереноса, в котором поля температуры и влагосодержания имеют вид затухающих гармонических волн. Для математической модели тепломассопереноса частного вида (движение влаги к поверхности происходит только за счет перепада влагосодержания, а превращение воды в пар происходит только на поверхности) получена зависимость глубины проникновения и фазовой скорости этих волн от заданных по условию и определяющих процесс величин. Построенное решение и следующие из него выводы являются развитием известных в литературе исследований Фурье, которые относятся к ситуации, когда материал полупространства не содержит влаги, а по гармоническому закону изменяется не температура воздуха, а температура поверхности материала. Результаты работы могут быть использованы в геокриологии в качестве теоретического инструмента при моделировании суточных и годовых колебаний теплофизического состояния почвы, что является важной задачей при планировании хозяйственной деятельности в области распространения мерзлых пород.  
Автор:  А. М. Афанасьев, Ю. С. Бахрачева
Ключевые слова:  уравнения Лыкова, задача для полупространства, асимптотическое решение, метод комплексных амплитуд, затухающие гармонические волны, глубина проникновения, время запаздывания, геокриология
Стр:  392

О ПРОНИКНОВЕНИИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПРИ ТЕРМОРАДИАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Приведены результаты экспериментальных исследований и численного моделирования распределения температуры в образцах растительных материалов при инфракрасном воздействии. На основании этих исследований выполнен анализ глубины проникновения инфракрасного излучения во влажные растительные материалы (картофель, яблоки, корень сельдерея) при применении керамического и кварцево-галогенного термоизлучателей. Данные исследования могут быть полезны при создании энергоэффективных технологий терморадиационной обработки и сушки растительных материалов  
Автор:  П. В. Акулич, Д. С. Слижук, А. В. Акулич
Ключевые слова:  глубина проникновения инфракрасного излучения, терморадиационная обработка растительных материалов, инфракрасная сушка
Стр:  401

КАВИТАЦИЯ И СХЛОПЫВАНИЕ ПУЗЫРЬКА В ЖИДКОСТИ В ТЕПЛОВОЙ ТРУБЕ
Исследованы механизмы передачи тепла в тепловых трубах с использованием разработаного экспериментального стенда, состоящего из тепловой трубы, схемы измерения температуры и датчика измерения интегральной интенсивности ультрафиолетового излучения. Получены температурные зависимости интенсивностей электромагнитного и акустического излучений жидкости, нагреваемой в тепловой трубе. Показано, что акустическое и электромагнитное излучения жидкости в тепловой трубе зависят в основном от коэффициента поверхностного натяжения жидкости и размера пузырьков в ней. Установлено, что для уменьшения разрушительного действия кавитации и схлопывания пузырьков в жидкости в тепловой трубе на внутреннюю поверхность трубы необходимо минимизировать ее коэффициент поверхностного натяжения, например, добавлять в воду небольшое количество органического масла. На основании анализа данных об энергии, освобождаемой при схлопывании пузырька в жидкости, предложена конструкция бесшумного реактивного двигателя.    
Автор:  Г. А. Кривоносов
Ключевые слова:  тепловая труба, жидкость, поверхностное натяжение, кавитация, схлопывание пузырька, бесшумный реактивный двигатель.
Стр:  408

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА В ХОЛОДИЛЬНОЙ ЗОНЕ АБСОРБЦИОННЫХ КОЛОНН
Исследована интенсификация теплообмена в холодильной зоне абсорбционных колонн. Показано, что для абсорбции СО₂ аммонизированным рассолом можно существенно интенсифицировать процесс отвода теплоты экзотермической реакции. Установлено, что гидравлическое сопротивление спирально-накатанных труб в 1.5 раза меньше, чем у труб с дискретным расположением кольцевых диафрагм. Получены данные по K/K_гл и F/F_гл в зависимости от шага размещения спирально-накатанных турбулизаторов S/D и определены оптимальные области в интервал значений S/D = 1.0–1.4. Продемонстрирована эффективность труб со спирально накатанными турбулизаторами.  
Автор:  M. M. Абдуллаев, C. Х. Нишанова, Э. Т. Мавлонов, М. И. Рахманова, Х. С. Нурмухамедов, А. А. Нурыллаева
Ключевые слова:  абсорбер, трубчато-решетчатая насадка, гидравлическое сопротивление, турбулизатор, теплопередача, интенсификация, поверхность теплообмена, расход воды
Стр:  415

ГИДРОУПРУГИЕ РАЗРЫВНЫЕ ВОЛНЫ В КАНАЛЬНО-ЩЕЛЕВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Работа посвящена вопросам, связанным с описанием распространения нелинейных волн в однородных каналах с упругими стенками из твердого топлива, заполненных продуктами сгорания твердого топлива — средой, движущейся с постоянной или переменной по пространству скоростью, обусловленной горением топлива. Для удобства изложения далее эти волны будут называться гидроупругими волнами в камере сгорания твердого топлива. В рамках длинноволнового приближения предложена система уравнений для описания этих волн. Показано, что эта система является квазилинейной и гиперболической. Описаны скорости распространения волн в каналах с упругими стенками. Показано, что скорость распространения гидроупругих волн меньше скорости распространения волн по сжимаемой жидкой среде, заполняющей канал с упругими стенками. Найдены инварианты Римана. Получены условия на сильных разрывах и описаны разрывные решения — аналог ударных волн в газе. Показано, что возможны разрывные решения с повышением и понижением давления за разрывом. Получено уравнение Риккати, описывающее распространение слабых разрывов гидроупругих волн по каналу. Уравнение Риккати позволяет определить время и место возникновения градиентных катастроф гидроупругих волн. Проведены численно-аналитические исследования образования и распространения сильных разрывов с повышением и понижением давления за такими разрывами. Предложенная теория распространения гидроупругих волн может быть использована для определения места расположения течи в трубопроводных системах и для прогнозирования разрушения ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) гидроупругой волной. Проведен анализ нелинейной устойчивости течений продуктов сгорания в однородном канале с упругими стенками.  
Автор:  С. В. Сухинин, А. В. Трилис, В. С. Юрковский, А. А. Черемисин
Ключевые слова:  гидроупругая волна, квазилинейные гиперболические системы уравнений, сильный разрыв, уравнение Риккати, градиентная катастрофа, ракетный двигатель твердого топлива
Стр:  422

ОБ ОСОБЕННОСТЯХ НАГРЕВА ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННОЙ ЗАТУПЛЕННОЙ ПЛАСТИНЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Представлены результаты экспериментального исследования нагрева поверхности затупленной пластины из материала с низкой теплопроводностью в аэродинамической трубе в режиме сильного вязко-невязкого взаимодействия пограничного слоя на поверхности пластины с набегающим потоком. Показано, что установка клина в окрестности задней кромки пластины приводит к изменениям области возмущенного течения и распределения температуры на поверхности пластины перед клином вплоть до ее передней кромки.   
Автор:  Н. И. Батура, Г. Н. Дудин, Н. Г. Журкин, Н. М. Колушов
Ключевые слова:  затупленная пластина, нестационарный пограничный слой, сильное взаимодействие, ударная волна, тепловизор
Стр:  429

ПОЛИНОМИАЛЬНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ ЛАМИНАРНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ НА ПЛОСКОЙ ПЛАСТИНЕ НА ОСНОВЕ ИНТЕГРАЛА МОМЕНТА КАРМАНА
Предложен новый подход к полиномиальной аппроксимации ламинарного пограничного слоя, основанный на применении интеграла момента Кармана с дополнительными оптимальными ограничениями. Впервые для определения полиномиальных коэффициентов искомого решения использована система нулевых граничных условий на поверхности пластины при вполне определенных граничных условиях на внешней стороне пограничного слоя. Получены оптимальные полиномиальные решения для разных приближений — от нулевого до двадцатого. Решение в семнадцатом приближении почти полностью совпадает с высокоточным численным решением уравнения Блазиуса, полученным Ганаполом, при максимальном отклонении 6 ⋅ 10^–7.  
Автор:  В. А. Кот
Ключевые слова:  пограничный слой, уравнение Блазиуса, интегральные методы, интеграл момента Кармана, метод Кармана–Польгаузена
Стр:  436

LBM SIMULATION OF MIXED CONVECTION IN A TILTED LID-DRIVEN CAVITY COOLED WITH A NONUNIFORM TEMPERATURE DISTRIBUTION IN THE PRESENCE OF RADIATION
The laminar mixed heat convection coupled with the surface radiation in an inclined lid-driven square cavity was investigated numerically using the Boltzmann lattice method. The moving wall of the cavity was heated to a constant temperature, and the opposite cavity wall was cooled to a spatially varying temperature. The results of the study show that the combined effect of the Richardson number and the inclination of the cavity on the structure of the fluid flow and the heat transfer in it is significant. The changes in the structure of the fluid flow in the cavity with change in the inclination of the cavity are notably affected by the radiation of its surface.  
Автор:  Youssef Dahani, Mohammed Hasnaoui, Abdelkhalek Amahmid, Safae Hasnaoui
Ключевые слова:  mixed convection, lid-driven square cavity, non-uniform cooling, surface radiation, Boltzmann lattice method
Стр:  465

FILM-COOLING PERFORMANCE OF CYLINDRICAL AND CRATERED HOLES FED BY A PERPENDICULAR CROSSFLOW
Recent studies have proven that a coolant crossflow influences the cooling performance of film-cooling gas turbine holes. The present paper evaluates the cooling performance for several innovative cratered film-cooling holes fed by a perpendicular crossflow channel. The flow fields, discharge coefficients, and the cooling effectiveness are analyzed and compared based on the results predicted by the methods of computational fluid dynamics (CFD) for cylindrical, concentric cratered, and contoured cratered holes. The investigated blowing ratio varies from 0.5 to 2.0. The ratio of the velocity at the crossflow channel inlet to the mainstream flow velocity is equal to 0.6. The study indicates that the character of the vortex pair and the velocity distribution depend on the specific hole shape and blowing ratio. A contoured cratered hole is shown to provide a higher cooling effectiveness than cylindrical and concentric cratered holes. In addition, it exhibits the highest discharge coefficients everywhere over the range of the blowing ratios studied  
Автор:  Y. C. Shi, C. Zhang, Z. Sun, Y. X. He
Ключевые слова:  film cooling, cylindrical hole, cratered hole, cooling effectiveness, discharge coefficient, numerical computation
Стр:  479

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХСТАДИЙНОГО ПРОЦЕССА ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЛИГНИНА В НЕПОДВИЖНОМ СЛОЕ. 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ. МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СОСТАВА ПИРОЛИЗНОГО ГАЗА
Предложен способ термохимической переработки биомассы (лигнина), предназначенный для производства в одном реакторе двух разных по составу и теплотворной способности синтетических газов: низкокалорийного (1800–2000) ккал/нм³ и среднекалорийного (~4000 ккал/нм³ ) с низким содержанием смол. Разработаны две методики расчета состава пиролизного газа. Рассмотрены различные варианты работы установки в циклическом и квазистационарном режимах с учетом оригинальных технических решений подачи коксозольного остатка из пиролизера в газификатор  
Автор:  Б. Б. Рохман, В. Г. Выфатнюк
Ключевые слова:  синтетический газ, пиролиз, газификация, биомасса, коксозольные частицы, реторта, летучие вещества
Стр:  489

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХСТАДИЙНОГО ПРОЦЕССА ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЛИГНИНА В НЕПОДВИЖНОМ СЛОЕ. 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В РЕАКТОРЕ И ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ГАЗИФИКАЦИИ КОКСОЗОЛЬНОГО ОСТАТКА БИОМАССЫ
Приведено математическое моделирование процесса термохимической переработки биомассы в реакторе. Проведено численное исследование газификации коксозольного остатка в этом реакторе.  
Автор:  Б. Б. Рохман, В. Г. Выфатнюк
Ключевые слова:  неподвижный слой, биомасса, теплопроводность, теплообмен, паровоздушная газификация, кондуктивный, радиационный, температура, химические реакции
Стр:  496

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХСТАДИЙНОГО ПРОЦЕССА ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЛИГНИНА В НЕПОДВИЖНОМ СЛОЕ. 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ НЕСТАЦИОНАРНОГО ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА В РЕТОРТЕ
С использованием результатов расчета, приведенных в [1, 2], численно исследована динамика выхода летучих веществ из плотноупакованного слоя частиц лигнина в реторте. Построена нестационарная модель термического разложения пеллет лигнина на продукты термолиза с учетом скоростей первичных и вторичных реакций разложения. Исследованы скорости производства смолы и ее диссипации при переходе в легкий газ и кокс.    
Автор:  Б. Б. Рохман, В. Г. Выфатнюк
Ключевые слова:  смола, газ, кокс, пеллеты, первичные и вторичные реакции, летучие вещества, неподвижный слой, продукты термолиза, пиролиз, частицы
Стр:  504

ГИДРОГЕЛИ ПОЛИАКРИЛАМИДА С ДИСПЕРСНЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ: ОСОБЕННОСТИ РЕОЛОГИИ И ФИЛЬТРАЦИИ В ТРЕЩИНАХ
При использовании потокоотклоняющих и водоизоляционных технологий в качестве тампонирующих материалов наибольшее распространение получили растворы полиакриламида, сшитого ионами Cr³⁺. Для достижения высокой технологической эффективности необходимо сохранение структурно-механических свойств изоляционного материала. Ранее нами был предложен гидрогель, состоящий из силиката натрия и полиакриламида, сшитого ацетатом хрома, который обладает хорошими реологическими характеристиками и высокими факторами остаточного сопротивления при фильтрации в трещинах. Отмечено, что добавка дисперсного наполнителя существенно увеличивает эффективность композиции.

В данной работе изучена реология гидрогелей на основе силиката натрия, полиакриламида и ацетата хрома с дисперсным наполнителем (рисовой шелухой) при фильтрации через модель идеальной трещины разной раскрытости. Установлено, что добавка дисперсного наполнителя существенно увеличивает стойкость водоизоляционного экрана после фильтрации в трещинах. Причем в крупных трещинах механохимическая деструкция гидрогеля с наполнителем практически не происходит. Для сравнения проводились исследования с гидрогелем на основе полиакриламида, резорцина и параформа. Показано, что после фильтрации в трещинах гидрогели на основе полиакриламида, резорцина и параформа практически не претерпевают механохимической деструкции. Результаты экспериментов свидетельствуют, что введение дисперсных материалов в гидрогели для водоизоляции трещиноватых коллекторов значительно повышает технологическую эффективность процессов за счет уменьшения механохимической деструкции и увеличения фактора остаточного сопротивления.  
Автор:  А. Г. Телин, В. А. Стрижнев, А. В. Фахреева, Р. Р. Асадуллин, Л. Е. Ленченкова, А. А. Ратнер, В. С. Чепенко
Ключевые слова:  водоизоляция в трещиноватых коллекторах, гидрогели полиакриламида, реологические исследования, модель идеальной трещины, фильтрация, механохимическая деструкция, композиционные тампонажные материалы
Стр:  511

НЕКОТОРЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОПИКОНАЗОЛА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В КАЧЕСТВЕ ФУНГИЦИДА, И ЕГО СМЕСИ С ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА, УЧАСТВУЮЩЕЙ В ПРОЦЕССЕ ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ
Представлены результаты пропитки высушенных образцов сосны обыкновенной пропиконазолом с использованием сверхкритического флюидного СО₂ импрегнационного процесса, осуществленного при температуре 338 K в диапазоне давлений 10–30 МПа. В рамках формирования базы данных по свойствам материала пропитки, необходимых на этапах моделирования, оптимизации и масштабирования процесса пропитки, проведено исследование некоторых термодинамических свойств смеси "пропиконазол–диоксид углерода" в сверхкритической флюидной области состояния. Исследован изомерный состав пропиконазола и установлено, что он представляет собой смесь двух изомеров. Методами термогравиметрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии изучены термические характеристики пропиконазола. Представлены результаты экспериментального исследования растворимости пропиконазола в сверхкритическом диоксиде углерода на изотермах Т = 338, 358 и 378 K в интервале давлений 10–30 МПа. Экспериментальные данные по растворимости описаны с использованием уравнения состояния Пенга–Робинсона и приданием давлению насыщенных паров пропиконазола в алгоритме расчета статуса второго подгоночного параметра. Приведены результаты экспериментального исследования изобарной теплоемкости пропиконазола при атмосферном давлении в диапазоне температур 313–573 K и смеси "пропиконазол–диоксид углерода" в интервале температур 313–473 K и диапазоне давлений 0.098–25.0 МПа.   
Автор:  Р. Ф. Габитов, В. Ф. Хайрутдинов, Ф. М. Гумеров, З. И. Зарипов, Т. Р. Билалов1,3, Жан-Мари Куагу , Ф. Р. Габитов, С. В. Мазанов, В. А. Петров, В. К. Мингазова
Ключевые слова:  сосна обыкновенная, пропитка, пропиконазол, сверхкритический диоксид углерода, импрегнационный процесс, термические свойства, растворимость, изобарная теплоемкость
Стр:  518

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ БАЛАНСЫ ЭНТРОПИИ В АППАРАТАХ ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ
Записаны уравнения термодинамических балансов и получены соотношения для расчета производства энтропии в стационарном режиме аппаратов идеального смешения, в которых происходят процессы теплообмена, химические реакции и сегрегированные процессы (кристаллизация, биосинтез).   
Автор:  А. М. Цирлин, А. М. Васильев
Ключевые слова:  идеальный теплообмен, коэффициент теплообмена, энтропия, тепловые нагрузки, ньютоновская кинетика
Стр:  532

О ДОСТИЖЕНИИ МАКСИМУМА ЭНТРОПИИ В МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Рассмотрено известное утверждение о том, что в консервативной механической системе, находящейся в равновесном состоянии, энтропия достигает максимума. Сначала на примере системы материальных точек, моделирующей разреженный газ, показано, что максимум энтропии, определенной через число микросостояний, достигается на решении, которое не может быть аппроксимировано экспоненциальным распределением, соответствующим распределению Максвелла–Больцмана. Таких решений много и каждое из них удовлетворяет как условию неизменности числа точек, так и условию постоянства общей энергии системы. Далее рассмотрено альтернативное определение энтропии через плотность распределения вероятности того, что механическая система находится в заданном объеме фазового пространства. Показано, что консервативная механическая система общего вида, заданная своим гамильтонианом, при выборе разных множеств в фазовом пространстве для поиска экстремума имеет максимум энтропии на различных распределениях в случае одной и той же энергии. Сделан вывод о возникновении распределения Максвелла–Больцмана в консервативных системах классической механики по причинам, не связанным с максимизацией энтропии.  
Автор:  А. М. Шматков
Ключевые слова:  максимум энтропии, статистический вес, распределение Максвелла–Больцмана
Стр:  540

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДВОЙНЫХ КАСКАДОВ С ГАЗОМ-НОСИТЕЛЕМ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ РЕГЕНЕРАТА УРАНА В УСЛОВИЯХ МНОГОКРАТНОГО РЕЦИКЛА
Выполнена оценка потенциала двойного каскада с газом-носителем для обогащения регенерированного урана в условиях многократного рецикла. Данная схема позволяет получить низкообогащенный уран с одновременным выполнением ограничений на концентрации четных изотопов, в первую очередь ²³²U, но не может предотвратить концентрирование ²³⁶U, что влечет необходимость увеличения обогащения по ²³⁵U. А поскольку изотоп ²³⁶U ответственен за накопление ²³²U как своего дочернего изотопа, то это приводит к накоплению ²³²U с ростом количества циклов переработки и повторного использования.  
Автор:  А. Ю. Смирнов, В. А. Невиница, Г. А. Сулаберидзе, В. Е. Гусев
Ключевые слова:  обогащение, регенерированный уран, двойной каскад, газ-носитель, многократный рецикл
Стр:  545

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ