ТОМ 97, №4

ОПТИМАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Рассмотрены особенности математических моделей термодинамических систем, типовые постановки задач оптимального управления для них и возможности использования этих особенностей при решении таких задач. Найдены решения задач о взаимодействии двух подсистем, обменивающихся скалярным и векторным потоками любой природы при прямом контакте или контакте через посредника при произвольной кинетике. Получены условия минимальной диссипации энергии для векторного потока заданной средней интенсивности. Решения указанных задач определяют границу множества реализуемых режимов термодинамических систем.  
Автор:  А. М. Цирлин
Ключевые слова:  контакт термодинамических систем, векторные потоки обмена, посредник, диссипация энергии, интенсивность потоков

РАСЧЕТ ПРЯМОУГОЛЬНО-СЕКЦИОНИРОВАННОГО КАСКАДА МЕТОДОМ ВАРЬИРОВАНИЯ СРЕЗОВ ПАРЦИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ
Разработан метод расчета прямоугольно-секционированного каскада с произвольным числом внешних потоков путем варьирования срезов парциальных потоков ступеней и сведения к минимуму отклонений рассчитываемых потоков питания ступеней от заданных потоков. Для минимизации отклонений потоков использован алгоритм пчелиной колонии, обеспечивающий требуемую точность определения параметров каскада. На основе вычислительного эксперимента по разделению гексафторида молибдена показана высокая эффективность метода по концентрированию изотопов с крайним массовым числом.  
Автор:  В. А. Палкин
Ключевые слова:  разделение изотопов, прямоугольно-секционированный каскад, газовая центрифуга, изотопы молибдена
Стр:  839

DESIGNING A SQUARED-OFF CASCADE FOR SEPARATION OF THE 92Mo AND 100Mo ISOTOPES TO HIGH PURITY
The separation of the 92Mo and 100Mo isotopes from the natural composition to the 99.99% enrichment level in a three-section squared-off cascade with 200 centrifuges was investigated. The parameters of this cascade were optimized using the 3SQC-PSO and 3SQC GOA codes and the PSO and GO algorithms. The objective function of the indicated optimization codes is to simultaneously maximize the cascade capacity, the recovery factor, and the D-function. The results obtained show that the separation of the 92Mo and 100Mo isotopes should be done in two and one separation steps, respectively. A single cascade of most suitable configuration for the separation of both the 92Mo and 100Mo isotopes is proposed. The recovery separations of the 92Mo and 100Mo isotopes in this cascade comprise 92 and 95%, respectively. 
Автор:  S. L. Mirmohammadi, J. Safdari, M. H. Mallah, F. Ezazi
Ключевые слова:  : lightest and heaviest molybdenum isotopes 92Mo and 100Mo, three-section squared-off cascade, particle swarm optimization algorithm, Grasshopper optimization algorithm.
Стр:  846

COMPARISON OF THE PERFORMANCE OF THE OPTIMIZED SQUARED-OFF AND MATCH ABUNDANCE RATIO CASCADES TO SEPARATE LIGHTEST AND HEAVIEST MOLYBDENUM ISOTOPES TO 99.99%
The performance of the optimized three-section squared-off cascade is compared with that of a match abundance ratio cascade (MARC) for the enrichment of 92Mo and 100Mo isotopes from their natural composition to 99.99%. Two codes, namely, 3SQC-PSO and MARC-PSO, are developed for optimizing 200 centrifuge cascades using the particle swarm optimization (PSO) algorithms. The objective function is to maximize the cascade capacity, recovery factor, and the D-function and to minimize the total interstage flow. A comparison of the results shows that a MARC is able to enrich 100Mo with the highest recovery and production capacity. Due to the fact that more than one separation step is required for the separation of 92Mo, a MARC is beyond the capability to separate it to 99.99%, but a squared-off cascade is capable of making this. Therefore, if the goal is the separation of all or some of isotopes of an element, the squared-off cascade is the preferred option for economical industrialization and reducing installation.
Автор:  S. L. Mirmohammadi, J. Safdari, M. H. Mallah, Farzaneh Ezazi
Ключевые слова:  lightest and heaviest molybdenum isotopes ( 92Mo and 100Mo), three-section squared-off cascade, match abundance ratio cascade (MARC), PSO algorithm
Стр:  860

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДЫ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА НА ДИНАМИКУ ВСПЛЫТИЯ ГРУППЫ МОНОДИСПЕРСНЫХ ПУЗЫРЬКОВ В МАЛОВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ
Представлены новые результаты экспериментального исследования процесса всплытия сферической конфигурации группы монодисперсных пузырьков в присутствии поверхностно-активного вещества в области чисел Рейнольдса Re = 200–600. Проанализировано влияние природы поверхностно-активного вещества на динамику всплытия группы пузырьков. Получены экспериментальные данные по траектории всплытия пузырьков, входящих в группу, в зависимости от типа поверхностно-активного вещества в жидкости. Впервые получены экспериментальные данные по скорости и коэффициенту сопротивления группы монодисперсных пузырьков, всплывающих в присутствии различных поверхностно-активных веществ. Получены критериальные зависимости для безразмерной скорости всплытия группы монодисперсных пузырьков в зависимости от типа поверхностно-активного вещества в жидкости. 
Автор:  В. А. Архипов, А. С. Усанина
Ключевые слова:  группа пузырьков, поверхностно-активное вещество, невязкая жидкость, коэффициент сопротивления, промежуточный режим, экспериментальное исследование.
Стр:  874

ПЕРЕНОС ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ ПРИМЕСИ ВИХРЕВЫМ КОЛЬЦОМ
Выполнено численное моделирование газодинамических процессов, сопровождающих формирование и распространение вихревых колец, получаемых при помощи поршневого генератора. Рассматривается формирование вихревого кольца, захват им частиц дисперсной примеси и ее перенос. Для численных расчетов использованы нестационарные уравнения Навье–Стокса, а для описания движения частиц — дискретно-траекторный метод. Определены распределения частиц примеси в вихревом кольце в зависимости от условий его формирования. Исследовано влияние характеристик вихревого кольца на перенос им пассивной примеси. Обсуждаются причины качественного и количественного различия потерь частиц на пути движения вихревого кольца в различных режимах.
Автор:  К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, И. Е. Капранов
Ключевые слова:  вычислительная газовая динамика, вихревая динамика, вихревое кольцо, частицы, двухфазное течение
Стр:  884

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА КРАЕВОЙ УГОЛ СМАЧИВАНИЯ И ФЛОТАЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ПОЛИБУТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА И АКРИЛОНИТРИЛБУТАДИЕНСТИРОЛА
Предложена методика измерения краевого угла смачивания пластмасс, которая позволяет определить степень смачиваемости их поверхности, на основании чего можно делать предположения о применимости поверхностно-активных веществ как смачивающих агентов в процессе флотационного разделения смеси пластмасс. Исследовано влияние водных растворов поверхностно-активных веществ на краевой угол смачивания и эффективность флотационного разделения смеси полибутилентерефталата и акрилонитрилбутадиенстирола. Определена смачиваемость поверхности указанных пластмасс водными растворами лаурет-3 сульфосукцинат натрия, лаурил саркозинат натрия, полисорбат 80 и алкилполиглюкозид С8-С14 с концентрацией 2  ⋅  10–3–0.01 г/дм3 . Установлено, что смачиваемость поверхности пластмасс водными растворами поверхностно-активных веществ и эффективность флотационного разделения смеси пластмасс зависят от типа поверхностно-активных веществ и их концентрации в водном растворе. 
Автор:  А. А. Ковалева, П. С. Кулевец, А. Э. Левданский
Ключевые слова:  пластмассы, сортировка, флотация, краевой угол смачивания, поверхностно-активные вещества
Стр:  892

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО РАССЛОЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНОЙ ЭМУЛЬСИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КВАЗИМОНОДИСПЕРСНОГО ПОДХОДА
Проведено экспериментальное исследование и математическое моделирование гравитационного расслоения полидисперсной водомасляной эмульсии в прямоугольной ячейке. Получены гистограммы распределения капель исходной эмульсии по размерам с использованием подхода, основанного на анализе изображений образца эмульсии, сделанных при разных увеличениях оптического микроскопа. Построены распределения концентрации капель по высоте ячейки с использованием результатов цифровой обработки фотоизображений эмульсии, полученных в эксперименте по ее гравитационному расслоению. Предложена методика численного моделирования расслоения полидисперсной эмульсионной системы, основанная на представлении этой системы как совокупности квазимонодисперсных подсистем и на совместном решении уравнений осаждения капель разного размера в одножидкостном приближении.
Автор:  А. А. Мусин, В. И. Валиуллина, Р. Р. Юлмухаметова, Л. А. Ковалева
Ключевые слова:  полидисперсность, эмульсия, капли, квазимонодисперсный подход, математическое моделирование, экспериментальное исследование
Стр:  901

НЕСТАЦИОНАРНОЕ ПОЛЕ ДАВЛЕНИЯ В ПОРИСТОМ ПЛАСТЕ СО СЛАБОСЖИМАЕМЫМ СКЕЛЕТОМ ПРИ НЕЛИНЕЙНОЙ РАДИАЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ В НЕМ ЖИДКОСТИ
Рассмотрена нелинейная задача о фильтрационном поле давления в пористом пласте, эксплуатируемом в режиме заданной депрессии, при одномерном радиальном течении в нем сжимаемой среды. Получены решения задачи для нулевого и первого коэффициентов разложения нелинейного фильтрационного поля давления, которые представляют собой главное и первое асимптотические приближения, описывающие высокоамплитудные поля давления в нефтегазовых пластах со слабосжимаемым скелетом. Развитие асимптотического метода применительно к рассматриваемой задаче привело к созданию нового метода построения аналитических выражений для коэффициентов разложения, который при решении задачи для главного приближения совпадает с методом последовательной смены стационарных состояний. На основе вычислительного эксперимента показано, что поле давления в пористом пласте со слабосжимаемым скелетом наилучшим образом описывается с использованием метода последовательной смены стационарных состояний, согласно которому возмущения давления в пласте отсутствуют на малых временах. Установлено, что при удалении от оси скважины время запаздывания возмущений увеличивается, скорость нарастания возмущений, вызванных работой скважины в режиме постоянной депрессии, уменьшается.
Автор:  А. И. Филиппов, М. А. Зеленова, О. В. Ахметова
Ключевые слова:  фильтрация, нелинейность, асимптотический метод, стационарные состояния, квазистационарность, уравнение пьезопроводности
Стр:  910

ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТА ДИОКСИДА СЕРЫ В ПОРИСТОМ ПЛАСТЕ, СОДЕРЖАЩЕМ В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ МЕТАН И ВОДУ
В работе в плоскоодномерном приближении представлена математическая модель инжекции жидкого диоксида серы в пористый пласт, в исходном состоянии насыщенный метаном и водой. Постановка рассматриваемой задачи предполагает образование гидрата SO2 на фронтальной поверхности, разделяющей области, насыщенные диоксидом серы и его гидратом, а также метаном и водой. Исследовано влияние давления и температуры инжектируемого диоксида серы, исходной температуры, а также проницаемости системы на особенности образования гидрата SO2. На основе численных расчетов показано, что в случае низких значений давления инжекции образование гидрата диоксида серы может происходить в режиме с формированием дополнительной области, содержащей метан и его газогидрат. Также показано, что в случае высоких значений температуры инжекции и начальной температуры пласта, а также проницаемости пласта образование гидрата диоксида серы происходит без формирования области, содержащей метан и его газогидрат. Построена зависимость критической температуры инжекции, при превышении которой реализуется режим без образования области, содержащей метан и его газогидрат, от давления нагнетания SO2. На основе ее анализа показано, что режим с образованием области, насыщенной метаном и его газогидратом, характерен для случая низких значений температуры и давления инжекции.
Автор:  М. В. Столповский, И. К. Гималтдинов
Ключевые слова:  пористый пласт, фазовый переход, газогидрат, диоксид серы, метан
Стр:  921

МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНСОЛИДАЦИИ ГРАНУЛ ПРИ ЭЛЕКТРОРАЗОГРЕВЕ
Представлена численная модель консолидации гранул в материал с использованием метода дискретного элемента, но с учетом только упругой силы взаимодействия. В модель добавлен расчет электрических и температурных полей. Гранулы представлены в виде набора узлов со связями между ними. В рамках данной модели проведены численные эксперименты, результаты которых дают качественное представление о процессе образования гранулированного материала  
Автор:  В. В. Крижановский, А. Г. Анисимов, Э. Р. Прууэл
Ключевые слова:  консолидация, электроразогрев, гранула
Стр:  929

ВЫЯВЛЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА УДАЛЕНИЯ ВЛАГИ ИЗ МАТЕРИАЛОВ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОМ БЕСКОНТАКТНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Статья посвящена изучению процесса удаления влаги из капиллярно-пористых материалов за счет ее диспергирования при схлопывании кавитационных пузырьков цилиндрической формы, формируемых в капиллярах материала при ультразвуковом (УЗ) воздействии. Предложена и разработана модель, позволившая объяснить механизм диспергирования при реализации жизненного цикла пузырька в капилляре — медленного роста, быстрого расширения с деформацией и последующим схлопыванием. Теоретически определен диапазон уровней звукового давления, при котором начинается диспергирование (от 150 дБ) до уровня, при котором пузырьки достигают размера капилляра и рост производительности сушки прекращается (170 дБ). Показано также, что для максимальной эффективности удаления влаги размер обезвоживаемого образца должен соответствовать длине УЗ волны в воздухе. Экспериментально подтвержден механизм УЗ диспергирования жидкости при сушке и установлено, что для сокращения времени сушки более чем на 40% необходимо воздействие с уровнем в диапазоне 165–170 дБ, а высушиваемые материалы должны размещаться в виде частиц или слоев, имеющих размеры или толщины, соответствующие длине УЗ волны. Практическая реализация УЗ сушки на примере пищевых продуктов (красной свеклы) подтвердила эффективность реализации предложенного механизма и обеспечила сокращение времени сушки в 1.9 раза при снижении энергозатрат в 1.6 раза
Автор:  В. Н. Хмелёв, А. В. Шалунов, С. А. Терентьев, Р. Н. Голых, В. А. Нестеров
Ключевые слова:  сушка, энергоэффективность, ультразвуковые колебания, обезвоживание, интенсификация, диспергирование
Стр:  939

ДЕФОРМАЦИЯ КАПЕЛЬ И ПУЗЫРЕЙ В РЕОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ
Предложены различные модели деформации капель и пузырей в обычных и неньютоновских жидкостях в зависимости от чисел Вебера, Мортона и Рейнольдса. Рассмотрена геометрическая интерпретация вопросов деформации с целью оценки поверхности и объема деформированной капли. Проведена оценка влияния асфальто-смолистых веществ, содержащихся в тяжелых нефтях, на степень деформации капель в них. Разработаны модели деформации капель и пузырей в обычных и неньютоновских жидкостях. Отмечено, что изменение формы капель в тяжелых нефтях незначительно благодаря их высокой вязкости. Выполнено сравнение предложенных моделей деформации капель с существующими экспериментальными данными и c другими моделями
Автор:  Г. И. Келбалиев, С. Р. Расулов, М. Р. Манафов, Ф. Р. Шыхыева
Ключевые слова:  капли, пузыри, деформация, эллипсоид, тяжелые нефти, реология, асфальто-смолистые вещества, эффективная вязкость, поверхностное напряжение
Стр:  951

NEW VIBRATION VISCOMETER FOR MEASURING THE VISCOSITY OF LIQUIDS
A new vibrating plate viscometer has been developed which is used and makes it possible to instantly and continuously measure the viscosity of a high-temperature material. This viscometer is designed for industrial use and enables one to measure the viscosity automatically to a high accuracy. This method of measuring the viscosity is currently used in various fields, such as the study of newly produced oil products, the selection of the optimal flow characteristics for various transfer conditions, and the development and improvement of preparing fuels
Автор:  J. Shamuratov, I. Ruziev, M. Ismoilov, and A. Boltoyev
Ключевые слова:  vibration, viscosity, amplitude, frequency, thickness, resonation
Стр:  959

ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ НЕАДИАБАТИЧЕСКОЙ ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ РЕАКЦИИ H + O + N2 = OH* + N2
Электронно-неадиабатическая реакция преассоциации H + O + N2 ↔ OH* + N2 является основным каналом образования электронно-возбужденных хемилюминесцирующих молекул OH* при окислении водорода в смесях с большим содержанием азота, например, при горении водорода в воздухе. Для этой реакции в рамках комбинированного теоретико-экспериментального подхода с привлечением полученных ранее результатов квантовохимических расчетов для константы скорости элементарного процесса H + O → OH* в пределе высоких давлений и экспериментальных данных по свечению OH* в смесях H2/O2, разбавленных N2 (в том числе полученных в данной работе), получена физически обоснованная зависимость константы скорости от температуры и давления для широкого диапазона термодинамических параметров (T = 200–4000 K, p = 10−3−102 атм). Показано, что найденная константа скорости находится в разумном согласии с известными результатами измерений как в ударных трубах, так и в пламенах, притом что константа скорости исследуемого процесса в буферном газе азоте (M = N2) оказалась примерно в 1.3–1.8 раз ниже (при атмосферном давлении), чем для M = Ar. Отмечено, что при интерпретации измерений временных профилей интенсивности излучения OH*, собираемого со всего воспламеняемого объема (с торца ударной трубы), существенным является учет самопоглощения излучения в продуктах сгорания
Автор:  Б. И. Луховицкий, А. С. Шарипов, И. В. Арсентьев, А. В. Пелевкин, А. В. Скилондь, Ю. С. Кисель, П. Н. Кривошеев
Ключевые слова:  гидроксильный радикал, электронное возбуждение, хемилюминесценция, преассоциация, азот, ударная труба, диагностика горения
Стр:  967

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ УСТОЙЧИВОГО ВИБРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ И ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА
Исследованы физические характеристики при горении твердого биотоплива на установке типа "труба Рийке". Обнаружено снижение температуры пламени и увеличение плотности теплового потока на стенке трубы при возникновении вибрационного горения. Для исследования вибрационного горения в условиях, приближенных к практическому использованию в энергетических установках, проведены эксперименты на установке типа "емкость–труба". Получены оптимальные параметры установки для реализации вибрационного горения твердого биотоплива. Разработана теоретическая модель развития звуковых возмущений волны горения и ее влияние на теплообменные характеристики. Получена эмпирико-теоретическая зависимость для расчета теплообмена в трубе Рийке при вибрационном горении. Предложена модель расчета амплитуды возмущений для неустойчивостей в установках "емкость–труба".
Автор:  В. Д. Гешеле, И. П. Раскатов
Ключевые слова:  вибрационное горение, температура пламени, твердое топливо, плотность теплового потока, мощность звукового излучения, установки типов "труба Рийке" и "емкость–труба"
Стр:  979

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ПОВЕРХНОСТНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОДАЧИ ХЛАДАГЕНТА ПРИ АВИАЦИОННОМ ТУШЕНИИ НИЗОВЫХ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ
Представлены результаты математического моделирования плотности орошения подстилающей поверхности при авиационном тушении низовых лесных пожаров различной интенсивности. При тушении низового пожара сильной интенсивности поступающие в зону горения капли испаряются в пламени, поэтому орошения подстилающей поверхности в зоне горения не происходит. С увеличением начальной скорости капель левая граница зоны орошения смещается к очагу пожара, тем самым повышается эффективность использования воды в процессе тушения пожара. При тушении низового пожара умеренной интенсивности формируются две зоны орошения, находящиеся с наветренной и подветренной стороны от очага горения, а также область интенсивного испарения между ними. Границы между этими областями определяются только интенсивностью пожара и геометрическими характеристиками зоны горения. Исследование влияния условий формирования газокапельного облака на процесс тушения низового лесного пожара слабой интенсивности показывает, что при небольшой высоте сброса формируется одна сплошная зона орошения. В этом случае ее длина определяется, в основном, длиной первичного облака и в меньшей степени начальной скоростью капель и распределением скорости ветра в атмосфере
Автор:  О. В. Матвиенко, В. А. Архипов, О. И. Данейко А. С. Усанина, С. А. Басалаев, А. М. Булавко
Ключевые слова:  авиационное тушение пожаров, жидко-капельное облако, гравитационное осаждение, высокотемпературная среда, природный пожар, дробление и испарение капель, математическое моделирование
Стр:  984

DETERMINATION OF THE CATALYTIC ACTIVITY OF THE MXene IN THE COMBUSTION OF AMONIUM PERCHLOTRATE
The catalytic decomposition of a Ti3C2–ammonium perchlorate composite was investigated. The elemental and structural properties of the MXene were determined using the scanning electron microscopy, and its catalytic activity in the combustion of the ammonium perchlorate was estimated on the basis of the DTA and TGA data. It was established that the MXene exhibits an excellent reactivity and substantially influences the temperature of the ammonium perchlorate in the first and second exothermic periods of its decomposition and, consequently, the kinetic parameters of this decomposition  
Автор:  Zh. Korkembay, K. Toshtay, M. Atamanov, F. Malchik, R. Amrousse, Y. Merkibayev, A. Imash, Z. Mansurov
Ключевые слова:  ammonium perchlorate, decomposition, MXene, kinetic parameters, catalytic activity
Стр:  996

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ НА РЕОЛОГИЮ СУСПЕНЗИЙ КСАНТАНОВОЙ КАМЕДИ
Исследовано воздействие наночастиц диоксида кремния на реологию водных растворов ксантановой камеди. Испытания проводились на ротационном вискозиметре и колебательным методом на реометре Anton Paar. Проанализированы добавки наночастиц до 2 мас.% в растворы, содержащие до 1 мас.% камеди. В исследованных диапазонах концентраций влияние наночастиц сохраняет форму кривых течения и кривых вязкости, внося небольшие изменения. Было показано, что с ростом концентрации наночастиц увеличиваются модуль упругости суспензий, значения их пределов текучести и точки течения. В то же время индекс псевдопластичности практически не растет, приводя к проявлению хрупкого разрыва при росте нагрузки в колебательном тесте суспензии. Модуль накопления при концентрации наночастиц 1% принимает двухступенчатый вид, а при концентрации 2% формирует кривую гистерезиса, свидетельствующую о хрупком разрыве материала. Было показано, что эффект конформационного перехода составляет около 30% и снижается при увеличении скорости сдвига течения  
Автор:  В. В. Сызранцев, З. Ш. Гацаев, С. С. Висханов
Ключевые слова:  наножидкость, ксантановая камедь, предел текучести, точка течения, наночастицы, буровой раствор
Стр:  1004

СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛ ИЗ КОМБИНИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИХ ГИПЕРЗВУКОВОМ ОБТЕКАНИИ
Исследовано гиперзвуковое обтекание тел различных геометрий, выполненных из комбинированных материалов, и дана оценка различным способам снижения максимальных температур их поверхности  
Автор:  В. И. Зинченко, В. Д. Гольдин
Ключевые слова:  гиперзвук, тепловая защита, сопряженный теплообмен, теплозащитные материалы, траекторные условия движения
Стр:  1012

ПРИМЕР ТОЧНОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ О СТРАТИФИЦИРОВАННЫХ ТЕЧЕНИЯХ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОБМЕНА
В недавней литературе обращено внимание на неисследованный ранее механизм возникновения течений в стратифицированной жидкой/газообразной среде в поле силы тяжести. Такие течения могут возникать в отсутствие источников импульса и плавучести за счет горизонтальной неоднородности коэффициентов обмена. В данной работе впервые приведен пример точного аналитического решения такой задачи, свободного от предположений о малости амплитуд
Автор:  Л. Х. Ингель
Ключевые слова:  стратифицированные среды, неоднородные коэффициенты переноса, гравитационные течения, точное аналитическое решение
Стр:  1019

ВЛИЯНИЕ УГЛА АТАКИ ПЛАСТИНЫ, РАСПОЛОЖЕННОЙ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ, НА ПОВЕРХНОСТНОЕ ТРЕНИЕ
Представлены результаты численного моделирования влияния угла атаки тонкой пластины с короткой хордой и ограниченной ширины на поле скорости внутренней области турбулентного пограничного слоя (ТПС) и поверхностное трение. Вычисления выполнены методом крупных вихрей (LES) при числе Рейнольдса Reθ = 540, рассчитанного по скорости на оси канала и толщине потери импульса. Анализируются изменения средних и пульсационных характеристик трехмерного поля скорости под воздействием следа за пластиной и концевых вихрей в зависимости от угла атаки пластины в диапазоне ±1o . Показано, что на формирование поля скорости определяющее влияние оказывают концевые вихри, завихренность которых противоположна при положительном и отрицательном углах атаки. Среднее значение коэффициента поверхностного трения снижается на 6% при положительном угле атаки и на 14% при отрицательном угле относительно значения этого коэффициента в невозмущенном ТПС. 
Автор:  В. Л. Жданов
Ключевые слова:  турбулентный пограничный слой, поле скорости, поверхностное трение, вихревой генератор, след, концевые вихри, LES
Стр:  1023

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПОТОКОВ ПО ПРОФИЛЮ СКОРОСТИ
Предлагается определение основных параметров структуры потоков в объектах по профилю скорости без снятия кривых отклика индикаторным методом в тепло- и массообменных аппаратах и реакторах.         Выводится формула для расчета дисперсии (центрального момента II порядка) и функции структуры потока для полуоткрытого сосуда. Также предлагается алгоритм расчетов среднего времени пребывания, числа Пекле продольной диффузии для однопараметрической диффузионной модели, числа ячеек и дифференциальной функции отклика комбинированной модели с последовательным соединением зон идеального вытеснения и смешения для ячеечной модели. Кроме того, приводится расчет плотности распределения дифференциальной и интегральной кривых отклика, соответствующей заданному профилю скорости
Автор:  А. Б. Голованчиков, К. В. Черикова, Н. А. Прохоренко, Н. А. Меренцов
Ключевые слова:  структура потока, профиль скорости, дисперсия кривой отклика, среднее время пребывания, число Пекле продольной диффузии, число ячеек, плотность распределения, дифференциальная и интегральная функции отклика
Стр:  1038

ПРОСТАЯ МОДЕЛЬ МАШИНЫ (ДВИГАТЕЛЯ) СТИРЛИНГА СО СВОБОДНЫМ РАБОЧИМ ПОРШНЕМ
Регенератор в двигателе Стирлинга является важнейшим элементом, для массы газа в нем предложено уравнение сохранения импульса. Это позволяет учитывать релаксационные гидродинамические процессы в регенераторе и, как следствие, модель сильно упрощается. Моделирование проведено в изотермическом приближении. В двигателе на начальной стадии возникают высокочастотные (~102 и более Гц) и низкочастотные колебания (~10 и менее Гц). Движение рабочего поршня и вытеснителя соответствуют колебаниям с низкой частотой. Без релаксационных процессов в регенераторе двигатель Стирлинга не работает. Существует минимальная разность температур нагревателя и охладителя, ниже которой двигатель со свободным поршнем тоже не работает, но может работать как другой тип двигателя Стирлинга
Автор:  К. О. Сабденов
Ключевые слова:  машина Стирлинга со свободным рабочим поршнем, регенератор, термодинамический цикл Стирлинга
Стр:  1045

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ СТАНДАРТИЗИРОВАННОЙ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ КРУГЛОРЕБРИСТОЙ ТРУБЫ С РАЗЛИЧНОЙ ВЫСОТОЙ ОРЕБРЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ ВОЗДУХА
Представлено обобщение результатов экспериментального исследования по теплоотдаче биметаллической оребренной трубы со спиральными накатными круглыми ребрами (межреберный шаг s = 2.5 мм) в условиях свободной конвекции.         Полученные результаты аппроксимировались с помощью двух вариантов выбора определяющих характеристик для расчета чисел подобия — западноевропейского, где в качестве характерного размера принимают межреберное расстояние s', а за определяющую температуру — температуру стенки tст и восточноевропейского варианта, где за характерный размер принимают диаметр трубы по основанию ребер d0, а за определяющую температуру — температуру воздуха внутри камеры t0. Установлено, что в трубах с тесным оребрением более качественно теплоотдача естественной конвекцией описывается критериальными уравнениями восточноевропейского варианта.         Получено уравнение подобия для расчета средней приведенной теплоотдачи одиночной оребренной трубы с разной высотой ребра h = 0–14.6 мм при различных углах наклона трубы γ = 0–90o к горизонтальной плоскости при числах Релея Ra = (32–450)  ⋅  103 . Определена оптимальная по удельному тепловому потоку высота ребра (hэф = 10.8–12.3 мм), которая с ростом угла наклона уменьшается.
Автор:  Е. С. Данильчик, А. Б. Сухоцкий, Г. С. Маршалова, Д. В. Островская
Ключевые слова:  свободная конвекция, биметаллическая круглоребристая труба, методы выбора характерного размера и определяющей температуры чисел подобия, число Нуссельта, число Релея, обобщающее уравнение, оптимальная высота оребрения, угол наклона трубы
Стр:  1053

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛО- И МАССООТДАЧИ В ГИБРИДНОЙ ГРАДИРНЕ С ПОПЕРЕЧНЫМ ОРЕБРЕНИЕМ ТРУБ РАДИАТОРА
Гибридная градирня, представляющая собой перспективный тип охладителей, может успешно использоваться для охлаждения циркуляционной воды промышленных предприятий с учетом современных требований по энергоэффективности, ресурсосбережению и экологичности. Разработана конструкция градирни гибридного типа, включающая ороситель из наклонно-гофрированных контактных элементов и внутренний оребренный трубчатый радиатор. Целью работы является экспериментальное определение объемных коэффициентов тепло- и массоотдачи в разработанной гибридной градирне для охлаждения циркуляционной воды. Представлена и описана схема экспериментальной установки градирни с гибридной системой охлаждения. Построены графические зависимости для объемных коэффициентов массоотдачи и теплоотдачи от среднерасходной скорости охлаждающего воздуха при различных массовых плотностях орошения. Получено критериальное уравнение для определения объемных коэффициентов массоотдачи в гибридной градирне с поперечным оребрением труб радиатора. Сравнение объемных коэффициентов массоотдачи для разработанной градирни с другими водоохладительными устройствами показало потенциал ее использования для охлаждения циркуляционной воды, особенно при высоких соотношениях нагрузок по газовой и жидкой фазам  
Автор:  И. Н. Мадышев, В. В. Харьков
Ключевые слова:  тепломассообмен, охлаждение, циркуляционная вода, градирня, трубчатый радиатор, оребрение
Стр:  1061

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА В ДЫМОВОЙ ТРУБЕ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ УХОДЯЩИХ ГАЗОВ НИЖЕ ТОЧКИ РОСЫ
Созданы математическая модель и программа расчета теплообмена в потоке продуктов сгорания, охлажденных ниже точки росы в конденсационном теплообменнике, в газоотводящей трубе с прижимной футеровкой. Представлены аналитические зависимости, позволяющие определить температуру уходящих газов, а также температурные поля и термические напряжения в стенке газоотводящей трубы в зависимости от доли байпасируемых неохлажденных газов, теплофизических характеристик материалов стенки трубы и продуктов сгорания, геометрических параметров трубы и интенсивности воздействия на нее окружающей среды. Выполнены расчеты процессов теплообмена движущихся в железобетонной дымовой трубе газов для случая ее защиты от гидратной коррозии методом байпасирования. Установлено, что для трехслойной железобетонной дымовой трубы высотой 180 м количество байпасируемых газов составляет 30–35% от общего количества газов. При наличии в котельной установке конденсационного утилизатора теплоты уменьшаются перепад температур в газоотводящей трубе, ее свободная термическая деформация и термические напряжения в конструктивных элементах трубы в 2.12–2.99 раза, что повышает надежность работы трубы.
Автор:  А. А. Кудинов, С. К. Зиганшина
Ключевые слова:  котельная установка, продукты сгорания, дымовая труба, конденсационный теплообменник, гидратная коррозия, точка росы, байпасируемые газы, температурные поля, термические напряжения
Стр:  1069

ЛАЗЕРНАЯ БЕЗЫСКРОВАЯ ИНИЦИАЦИЯ ПОДКРИТИЧЕСКОГО СВЧ РАЗРЯДА
Проведено экспериментальное исследование зажигания подкритического СВЧ разряда при давлениях в диапазоне 55–79 Торр с инициацией импульсным лазерным излучением (58 мДж в импульсе). Получено повышение критического давления для образования разряда на 36% при ориентации лазерного луча вдоль вектора напряженности поля СВЧ. Компьютерное моделирование показало, что после прохождения сфокусированного лазерного луча может образовываться высокопроводящий лазерный след со степенью ионизации до 10% в пике, который на время порядка 1 мкс локально усиливает электрическое СВЧ поле до надкритических значений
Автор:  Ю. В. Добров, В. А. Лашков, И. Ч. Машек, А. М. Прокшин, М. Е. Ренев, Р. С. Хоронжук
Ключевые слова:  СВЧ разряд, лазерное излучение, плазма, подкритический разряд, эксперимент, численное моделирование
Стр:  1078

ЛАЗЕРНОЕ НАПЫЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК
Получены нанопленки из цинка, алюминия, свинца, серебра и меди лазерно-плазменным методом. Определены условия осаждения таких пленок на подложки, обеспечивающие отсутствие частиц металла на их поверхности. Экспериментально найдены пороговые плотности мощности лазерного излучения, действующего на мишень, при которых происходит интенсивное испарение ее материала. Показано, что температура кипения материала мишеней влияет на рельеф поверхности получаемых металлических нанопленок. Определены условия получения пленочных покрытий с мелкими частицами материала мишени на их поверхности, которые могут быть использованы для реализации эффекта гигантского комбинационного рассеяния
Автор:  В. К. Гончаров, Г. А. Гусаков, М. В. Пузырев
Ключевые слова:  лазерно-плазменный метод, наноразмерные металлические пленки, эрозионная лазерная плазма
Стр:  1091

ТОЧНАЯ БЕЗЫНТЕГРАЛЬНАЯ ФОРМУЛА ДЛЯ ЗАВИСИМОСТИ БЛОХА–ГРЮНАЙЗЕНА ПРОВОДИМОСТИ МЕТАЛЛОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Получено точное явное безынтегральное выражение для формулы Блоха–Грюнайзена, описывающей удельное решеточное сопротивление чистых металлов и содержащее полилогарифмы. Приведена формула для частного случая полученного выражения –– точная формула металлического термистора
Автор:  А. Е. Дубинов
Ключевые слова:  формула Блоха–Грюнайзена, точное выражение, полилогарифм, сопротивление чистых металлов, формула термистора
Стр:  1100

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ