ТОМ 83, №1


О СВОЙСТВАХ СТАЛИ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОМАТЕРИАЛАМИ
Представлены результаты исследования методом атомно-силовой микроскопии поверхности стали, модифицированной углеродными наноматериалами с различным содержанием углеродных наноструктур. Проведены испытания на микротвердость и определена толщина модифицированного слоя.
Автор:  С. А. Жданок, А. И. Свириденок, М. И. Игнатовский, А. В. Крауклис, Т. А. Кузнецова, С. А. Чижик, К. О. Борисевич
Ключевые слова:  углеродные наноматериалы, нанотрубки, нановолокна, сталь, температурная обработка, атомно-силовая микроскопия, микротвердость.
Стр:  3

ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА УСТАНОВКЕ С ПЛАЗМОТРОНОМ И РАБОЧЕЙ ЗОНОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ
Представлены результаты экспериментальных исследований условий образования углеродных наноструктур в плазмохимическом реакторе прямоугольного сечения из продуктов разложения углеводородов в низкотемпературной плазме. Определено влияние дополнительной области течения потока на процесс. Приведены данные по содержанию структурированного углерода в получаемом материале и производительности процесса.
Автор:  С. А. Жданок, И. Ф. Буяков, А. В. Крауклис, А. Н. Лактюшин, К. О. Борисевич, М. В. Кияшко
Ключевые слова:  углеродные наноматериалы, нанотрубки, нановолокна, разложение углеводородов, плазма, электрический разряд, плазмотрон.
Стр:  8

ЭФФЕКТИВНОСТЬ БРОУНОВСКОГО ОСАЖДЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ ИЗ ГАЗОВОГО ПОТОКА В ТРУБЕ
Проведено сравнение экспериментальных данных, аналитических результатов и численных расчетов броуновского осаждения сферических наночастиц. Показано, что для наночастиц меньше 10 нм и больше 5 нм относительное расхождение  экспериментальных данных и аналитических результатов не превышает 15%. В других диапазонах радиусов наночастиц расхождение существенно меньше.
Автор:  С. П. Фисенко
Ключевые слова:  характерная длина осаждения, коэффициент броуновской диффузии, вероятность прохождения.
Стр:  11

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПОДОГРЕВА РАБОЧЕГО ТЕЛА НА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЯГОВЫХ МОДУЛЕЙ ПУЛЬСИРУЮЩИХ ДЕТОНАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Приведено теоретическое обоснование к расчету термодинамического цикла двигателей с детонационным сгоранием топлива, реализуемого в тяговых модулях пульсирующих детонационных двигателей. Получена система уравнений для расчета параметров детонационных волн сгорания при различных условиях их возбуждения. На их базе проведены исследования влияния различных факторов на параметры детонационных волн сгорания и соответственно на работу цикла, термический КПД и удельные параметры пульсирующих детонационных двигателей. Установлено, что потери, связанные с необратимостью процесса подвода теплоты в детонационных волнах сгорания, являются существенно более низкими при установке тяговых модулей в потоке подогретого газа. Показано, что температура рабочего тела, подаваемого в тяговые модули, является определяющим фактором, влияющим на термодинамическую эффективность цикла детонационного сгорания топлива. Получены обобщенные характеристики в виде однопараметрических зависимостей удельных параметров тяговых модулей пульсирующих детонационных двигателей от температуры подаваемого в них рабочего тела.
Автор:  Ю. Н. Нечаев
Ключевые слова:  детонация, дефлаграция, теплота сгорания, энтропия, необратимость, детонационное сгорание, пульсирующий двигатель.
Стр:  15

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Предложена физико-математическая модель, позволяющая рассчитывать тепловые режимы электрических печей сопротивления. Модель пригодна для описания различного типа футеровок и нагреваемых изделий. Она включает в себя в качестве составных частей следующие модели: переноса теплового излучения в рабочем пространстве печи, нестационарного нагрева целевых изделий, нестационарного нагрева футеровки печи, внешнего теплообмена ограждающих конструкций печи. Обсуждаются особенности численного метода решения предложенной модели. Приведен пример расчета камерной электропечи сопротивления для случаев, когда она футерована шамотным кирпичом и легковесными волокнистыми материалами. Показано, что для данного типа печей замена футеровки на волокнистую повышает тепловую эффективность работы в 2-2.5 раза.
Автор:  П. С. Гринчук
Ключевые слова:  электрическая печь сопротивления, тепловой режим, математическое моделирование.
Стр:  28

УЧЕТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЯ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ СЛОЙ-ОСНОВАНИЕ
Получено аналитическое решение краевой задачи теплопроводности для трибосистемы, состоящей из полубесконечного основания и плоскопараллельного слоя, скользящего с постоянной скоростью по его поверхности. Тепловой контакт слоя и основания неполный. Найдены асимптотики решения для малых и больших значений времени. Для материалов фрикционной пары металло-керамический слой-чугунное основание исследовано влияние коэффициента термической проводимости контакта на распределение температуры.
Автор:  А. Евтушенко, M. Kуцей
Ключевые слова:  температура, теплопередача, термическая проводимость контакта, тепловая задача трения.
Стр:  38

КРИТЕРИЙ РАЗРУШЕНИЯ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ СТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА
Получено уравнение, определяющее стохастический характер развития хрупкого разрушения нагруженного материала в результате развития в нем трещины разрушения при наличии стационарного тепломассопереноса. Показано, что эволюция трещины разрушения определяется приращением термодинамического потенциала материала с изменением ее характерного размера (длины). Исходя из указанного уравнения, дана оценка средней долговечности нагруженного материала с внутренней прямолинейной трещиной в условиях стационарного тепломассопереноса. Из условия стационарности потенциала установлены критерий хрупкого разрушения материала и возможность закрытия трещины разрушения.
Автор:  В. В. Шевелев
Ключевые слова:  хрупкость, разрушение, трещина, стохастичность, тепломассоперенос, стационарность, долговечность.
Стр:  47

ИНТЕГРАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ КОЭФФИЦИЕНТНОЙ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
На основе дифференциальных преобразований предложен устойчивый интегрально-дифференциальный метод решения обратной задачи теплопроводности. Выполнена апробация метода на примере определения коэффициента температуропроводности при квазистационарном оплавлении и прогреве образца кварцевой стеклокерамики.
Автор:  В. Л. Баранов, А. А. Засядько, Г. А. Фролов
Ключевые слова:  обратная задача теплопроводности, дифференциальные преобразования, теплофизические характеристики, теплозащитный материал, аналитическая модель.
Стр:  54

ФИЗИЧЕСКОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АКУСТОКОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ РИСА
Обсуждаются расчетные и экспериментальные данные по акустоконвективной сушке неочищенного корейского риса. Анализируются данные по сушке риса в трех сушильных камерах: двух установках ИТПМ СО РАН - сушильные камеры малого и среднего поперечного сечения, и установкe большого поперечного сечения, созданной совместно Корейским политехническим университетом и Dooson Co., LTD, на основе акустоконвективной технологии, разработанной в ИТПМ СО РАН. В частности, приводятся расчетные распределения скоростей по сечению камеры в установке большого поперечного сечения. Эксперимент показал, что использование двухмодового акустического сигнала для сушки риса не влияет на результаты сушки в сравнении с одномодовым режимом. Скорость сушки риса, расположенного в камере звукового генератора, отличалась от скорости сушки в сушильной камере. Расчетная методика была верифицирована по амплитудно-частотным характеристикам генератора Гартмана.
Автор:  А. В. Федоров, И. А. Федорченко, С. Б. Ан, Дж. Х. Ли, К. М. Чу
Ключевые слова:  акустическая сушка материалов.
Стр:  64

A METHOD FOR MEASURING SPECIFIC HEAT CAPACITY OF LAYERED STRUCTURES USING BOUBAKER POLYNOMIALS EXPANSION SCHEME
An original method is used to measure the specific heat capacity of some layered structures. The conjoint theoretical-experimental measurement protocol is based on photothermal data and polynomial expansion mathematical analysis. The obtained value of the specific heat capacity for a solar cell buffer material is compared to recently reported results.
Автор:  K. Boubaker
Ключевые слова:  Specific heat capacity, ZnIn2S4, condensed matter, photothermal techniques.
Стр:  74

ФОРМИРОВАНИЕ КОНДЕНСИРОВАННОЙ ФАЗЫ МЕТАЛЛОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НИХ СУБМИКРОСЕКУНДНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ
С помощью методики лазерного зондирования определены закономерности формирования жидкокапельной фазы ряда металлов (Ni, Zn, Pb, Ag и Cu) при воздействии на металлические мишени интенсивных субмикросекундных импульсов. Установлено, что основным механизмом формирования жидкокапельной фазы металла при данных условиях воздействия является конденсация из паров эрозионного лазерного факела.
Автор:  В. К. Гончаров, К. В. Козадаев
Ключевые слова:  эрозионный лазерный факел, субмикросекундные импульсы излучения, лазерное зондирование, конденсированная фаза металлов.
Стр:  80

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭРОЗИОННОЙ ПЛАЗМЫ В ОБЛАСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОТОКА С ПРЕПЯТСТВИЕМ
Приведены результаты исследований характеристик эрозионного плазменного потока, направленного на препятствие. Впервые получены квазистационарные сферические плазменные образования, устойчиво существующие более 50 мкс. Показано, что с помощью изменения динамических характеристик набегающего потока можно управлять параметрами, протяженностью и локализацией кумулятивной зоны.
Автор:  П. П. Храмцов, О. Г. Пенязьков, В. М. Грищенко, И. А. Ших
Ключевые слова:  кумулятивная зона, плазма, эрозионный плазменный ускоритель.
Стр:  85

СПИРАЛЬНЫЕ ВИХРИ В ПОЛЗУЩЕМ ТЕЧЕНИИ
На примере частных решений уравнений Стокса показано, что в ползущем течении существует спиральный вихрь. Решения получены с помощью локальной теории, позволяющей понизить размерность задачи вплоть до единицы в результате использования спиральной координаты и координатного разложения в окрестности особенности. При этом осевая координата "замораживается", т. е. входит в уравнения как параметр. Рассмотрены особенности типа фокуса и предельного цикла.
Автор:  С. К. Бетяев
Ключевые слова:  фокус, предельный цикл, уравнение Стокса, монополь, колоннообразный вихрь, конусообразный вихрь.
Стр:  90

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ И ДИФРАКЦИЯ СКАЧКОВ УПЛОТНЕНИЯ ПРИ ОБТЕКАНИИ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ, РАСПОЛОЖЕННЫХ ВБЛИЗИ ПОВЕРХНОСТИ
Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований сверхзвукового (M = 4.03, Re1 = 55x106 м-1) обтекания двух тел вращения с коническими головными частями с углом раствора &thetas; = 40o и цилиндрическими корпусами с удлинением λ = 5, расположенных вблизи плоской поверхности под нулевыми углами атаки на относительном удалении друг от друга Z = 1.4. Проведено сопоставление структуры ударных волн, формирующихся в зоне аэродинамической интерференции тел вращения при их свободном полете и полете над поверхностью на расстоянии Y = 0.96. Продемонстрирована возможность удовлетворительного предсказания газодинамической структуры реализующихся течений и аэродинамических характеристик рассматриваемых тел на основе численного решения уравнений Эйлера.
Автор:  В. Ф. Волков, Е. К. Дерунов, А. И. Максимов
Ключевые слова:  аэродинамическая интерференция, эксперимент, тело вращения, пластина, скачок уплотнения, дифракция, коэффициент давления, уравнения Эйлера, волновая структура.
Стр:  98

РАДИАЦИОННОЕ УСИЛЕНИЕ ЭФФЕКТА МЕТЕОТРОНА
Численно и аналитически исследуется динамика интенсивной восходящей конвективной струи в атмосфере. Наибольшее внимание уделено взаимодействию струи с устойчиво стратифицированными "задерживающими слоями". Рассматривается возможное влияние радиационных эффектов - тепловыделения, связанного с поглощением коротковолнового солнечного излучения содержащимся в струе углеродным аэрозолем, на динамику струи. Упомянутый аэрозоль генерируется при сгорании топлива в "метеотроне", а также может дополнительно вноситься в струю для ее усиления. Показано, что радиационные эффекты в принципе могут заметно способствовать подъему струи.
Автор:  Л. Х. Ингель
Ключевые слова:  конвективные струи, атмосфера, метеотрон, задерживающие слои, радиационные эффекты, объемное тепловыделение.
Стр:  111

EFFECTS OF CHEMICAL REACTION ON FREE CONVECTION FLOW THROUGH A POROUS MEDIUM BOUNDED BY A VERTICAL SURFACE
The effect of a chemical reaction on a free convection flow through a porous medium bounded by a vertical infinite surface has been studied.  Velocity, temperature, and concentration profiles have been obtained for different values of parameters like the Grashof number, Prandtl number, and the chemical reaction parameter in the presence of homogeneous chemical reaction of first order. It is observed that the velocity and concentration increase during a generative reaction and decrease in a destructive reaction. The same is true for the behavior of the fluid temperature. The presence of the porous media diminishes the temperature.
Автор:  N. Mahapatra, G. C. Dash, S. Panda, and M. Acharya
Ключевые слова:  Chemical reaction, porous medium, generative reaction, Eckert number.
Стр:  118

К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОПТИМАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ СКОРОСТИ ГАЗА ПРИ ДВИЖЕНИИ И ТЕПЛООБМЕНЕ ЧАСТИЦ
В низкочастотной области получено аналитическое выражение для оптимальной частоты колебаний скорости газа, при которой достигается максимальная интенсивность теплообмена между газом и частицами. Приведено сравнение значений частоты колебаний скорости газа, полученных по предложенному выражению, с результатами численного моделирования для различных диаметров частиц.
Автор:  П. В. Акулич
Ключевые слова:  динамика частиц, теплообмен, колебания частиц и газа.
Стр:  128

ОДНОСКОРОСТНАЯ МОДЕЛЬ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОЙ СРЕДЫ
Построена модель односкоростной теплопроводной гетерогенной среды с релаксационным законом теплопередачи Фурье. Показано, что уравнения модели относятся к гиперболическому типу. Представлены результаты численных экспериментов для трехкомпонентной смеси идеальных газов, выполненные с использованием конечно-разностной схемы Куранта-Изаксона-Риса.
Автор:  В. С. Суров
Ключевые слова:  односкоростная многокомпонентная теплопроводная среда; релаксационный закон теплопередачи Фурье; гиперболические системы недивергентного вида, численное моделирование.
Стр:  132

ВЛИЯНИЕ ЭЛАСТИЧНЫХ ГРАНИЦ В ЗАДАЧАХ ГИДРОСТАТИКИ
Рассмотрены возможность и условия применения уравнения Бернулли для эластичного трубопровода. Отмечено, что форма этого уравнения не изменяется по сравнению с уравнением в жестком трубопроводе. Показано, что статическое давление, входящее в уравнение Бернулли, не тождественно давлению в уравнении импульса. Решена гидростатическая задача распределения давлений по высоте стакана с жестким дном и эластичными стенками, заполненного жидкостью. Найдена форма стенки этого стакана.
Автор:  А. Н. Волобуев, А. П. Толстоногов
Ключевые слова:  уравнение импульса, уравнение Бернулли, эластичный трубопровод, стакан с эластичными стенками.
Стр:  142

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ВОДОРОДНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
Одним из экономически выгодных методов генерирования водорода для автономных потребителей является силиколевый. Приведена методика расчета циркуляционного контура баллонного газогенератора. Рассмотрены ограничения, накладываемые на скорость потока в трехфазной реагирующей системе. Установлено, что скорость реакции в контуре как диссипативной структуре симбатна изменению энергии Гиббса.
Автор:  В. Б. Трошенькин
Ключевые слова:  водород, методика расчета газогенератора, энергия Гиббса.
Стр:  149

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА САЖЕОБРАЗОВАНИЕ В ПЛАМЕНИ ПРИ НИЗКОМ ДАВЛЕНИИ
Исследовано влияние электрического поля в виде газового разряда на форму пламени, выход сажи, рентгенографические и структурные параметры сажевых частиц, на выход фуллеренов и полициклических ароматических углеводородов. Показано, что внешнее электрическое поле позволяет управлять процессами, происходящими в пламени, а также сажеобразованием, и даже увеличивать выход сажи при определенных условиях. Установлено, что высота сажевого пакета Lc и межплоскостное расстояние d002 практически не меняются при росте величины напряжения, что подтверждает отсутствие графитизации при воздействии электрического поля. Выявлено, что отрицательная полярность в большей степени влияет на повышение выхода фуллеренов с ростом величины прикладываемого напряжения по сравнению с положительной полярностью.
Автор:  Н. Г. Приходько
Ключевые слова:  пламена, горение, сажа, электрическое поле, давление, углеводородное топливо, фуллерены.
Стр:  154

ПАРОВОЙ ТЕРМОЛИЗ ОТХОДОВ ШИН: МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРИ ДОЖИГАНИИ ПОПУТНОГО ГАЗА С ОТРАБОТАННЫМ ПАРОМ
На основании опыта промышленной эксплуатации парового термолиза измельченных отходов шин в компании "EnresTec Inc" (Тайвань), получающей этим методом высококачественный технический углерод, жидкое пиролизное топливо и попутный горючий газ, предложен ряд технических решений и расчетно-аналитических обоснований для модернизации и интенсификации процесса путем дожигания попутного газа с отработанным паром, конденсируемым в скруббере водной газоочистки продуктов дожигания. Достигается полная чистота конденсата от органических примесей пиролиза и исключается необходимость его сепарации от жидкого топлива, как это имеет место в действующем процессе.
Автор:  В. A. Kaлиткo
Ключевые слова:  отходы, переработка шин, пиролиз, топливо, углерод, газ, пар, модернизация.
Стр:  162

ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА СМЕСЕЙ РАЗРЕЖЕННЫХ НЕЙТРАЛЬНЫХ ГАЗОВ. СИСТЕМА ВОДОРОД-АРГОН
Рассмотрена методика обобщения транспортных свойств смесей разреженных газов на базе соотношений молекулярно-кинетической теории и потенциалов межчастичных взаимодействий. Для бинарной смеси Ar-H2 выполнена с помощью весового метода наименьших квадратов совместная обработка данных о вязкости чистых компонентов и смесей, а также о коэффициенте концентрационной диффузии и факторе термодиффузии. Восстановлены параметры трех функций Леннарда-Джонса (m-6) потенциалов взаимодействия атомов Ar и молекул H2. Рассчитаны таблицы справочных данных транспортных свойств в интервалах температур 200-2000 К и концентраций x(Ar) от 0 до 1.
Автор:  А. Г. Шашков, А. Ф. Золотухина, Л. Р. Фокин, А. Н. Калашников
Ключевые слова:  газы, газовые смеси, транспортные свойства, водород, аргон, вязкость, коэффициент диффузии, фактор термодиффузии, потенциал взаимодействия, справочные данные.
Стр:  169

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ, МЕХАНИЗМ И КИНЕТИКА ОБРАЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПЛЕКСОВ Pd2+ В МЕТАЛЛИЧЕСКОМ ПАЛЛАДИИ
Рассмотрен вопрос о возможности образования молекулярных комплексов Pd2+ в металлическом палладии. Показано, что в структуре гранецентрированного куба кристаллической решетки палладия имеются энергетические и геометрические предпосылки образования из атомов, расположенных в центрах смежных граней решетки, молекулярных комплексов Pd2+ с дыркой в 4d-оболочке одного из атомов. Проведена оценка содержания этих комплексов и дырок, приходящихся в среднем на один атом палладия. Рассмотрены возможные механизм и кинетика образования молекулярных комплексов Pd2+ в металлическом палладии.
Автор:  Н. В. Пискунов, Ю. Т. Синяпкин, Н. А. Протопопов, В. М. Кульгавчук
Ключевые слова:  атом, водородная деградация, гетерогенный катализ, гранецентрированный куб, кристаллическая решетка, кинетика, металли- ческий палладий, механизм, молекулярный комплекс палладия, экраниро- ванный комплекс водорода.
Стр:  189

A PHOTOACOUSTIC AND ULTRASONIC STUDY ON JATROPHA OIL
Using the photoacoustic technique, the thermal diffusivity of the dimethoxymethane + jatropha liquid mixture and pure jatropha oil is measured at room temperature. The result is correlated with the result of ultrasonic measurements.
Автор:  G. Krishna Bama and K. Ramachandran
Ключевые слова:  Photoacoustics, thermal properties, jatropha oil.
Стр:  193