ТОМ 93,


ВЛИЯНИЕ ПОТОКОВ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА
Проведено исследование переходного процесса на примере получения в каскаде газовых центрифуг германия, обогащенного изотопом 72Ge до 50%. Показано влияние величин выходящих потоков каскада на динамику концентраций изотопов и продолжительность переходного процесса. Установлены условия изменения величин выходящих потоков каскада, при которых достигается минимальная продолжительность переходного процесса и повышается эффективность работы каскада.
Автор:  А. А. Ушаков, А. А. Орлов , В. П. Совач
Ключевые слова:  каскад, изотоп, разделение, германий, нестационарный процесс, математическая модель, изотопная смесь
Стр:  3

О ДИНАМИКЕ ДВИЖЕНИЯ И ОТРАЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ СОЛИТОНОВ ПРИ ВОЛНОВОМ ТЕПЛОПЕРЕНОСЕ В ОГРАНИЧЕННЫХ ОБЛАСТЯХ
На основе нового аналитического решения задачи волнового теплопереноса исследована динамика движения, взаимодействия и отражения изолированных температурных волн (солитонов) в ограниченных областях под действием изолированных температурных импульсов прямоугольной формы и механизм отражения температурных солитонов от противоположной границы. В соответствии с этим механизмом вначале поглощается вся энергия солитона, а затем возникает обратная температурная волна с тем же носителем по пространству, что и в прямой волне. При взаимодействии последующих солитонов с отраженными их энергии вначале складываются, а затем расходятся в противоположных направлениях (в результате диссипации), сохраняя кинематические характеристики. Поскольку время действия изолированных волн пропорционально нескольким временам релаксации, а глубина прогрева равна ограниченному числу нанометров, то подобные исследования актуальны при взаимодействии мощных излучений с поверхностями твердых тел и в релятивистской механике.
Автор:  В. Ф. Формалев, Э. М. Карташов, С. А. Колесник
Ключевые слова:  изолированная тепловая волна, волновой теплоперенос, волновое уравнение теплопроводности, ограниченное тело, температуропроводность, время релаксации, аналитическое решение
Стр:  11

К ПРОБЛЕМЕ ОТВОДА НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕПЛА ОТ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ
Рассмотрены проблемы организации рабочего процесса в теплообменных устройствах космических аппаратов для отвода низкопотенциального тепла в космическое пространство. Показано, что по эффективности теплоотвода и массо-габаритным характеристикам капельные холодильники-излучатели превосходят все известные схемы теплообменников. Особенно эффективно использование капельных холодильников-излучателей при мощностях теплоотвода, превышающих 100 кВт, при мегаваттных мощностях. Дано описание отдельных элементов и представлены результаты исследований процессов генерации потоков монодисперсных капель и их сбора в наземных условиях и в условиях микрогравитации и глубокого вакуума. Последние — по результатам, полученным в экспериментах на космических аппаратах.
Автор:  Г. В. Конюхов, А. В. Бухаров, В. Г. Конюхов
Ключевые слова:  капельный холодильник-излучатель, монодисперсные капельные потоки, генератор капельных потоков, пассивный заборник капель, активный заборник капель, микрогравитация, космические аппараты
Стр:  18

НЕОБРАТИМОСТЬ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В ДВУХПОТОЧНЫХ ЯЧЕЙКАХ С РАЗЛИЧНОЙ ГИДРОДИНАМИКОЙ ПОТОКОВ
Рассмотрено влияние гидродинамики и фазового состояния потоков в двухпоточной теплообменной ячейке на производство энтропии в ней. Для случая ньютоновской кинетики теплообмена в такой ячейке получены формулы для расчета производства энтропии в ней в зависимости от коэффициента теплообмена, тепловой нагрузки, температур и водяных эквивалентов потоков в ячейке
Автор:  Ан. А. Ахременков, С. Ю. Бойков , А. М. Цирлин
Ключевые слова:  необратимость, теплообмен, гидродинамика потоков, смешение, вытеснение
Стр:  30

ТЕРМОГИДРОДИНАМИКА РАСПЫЛИТЕЛЬНОЙ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С КОНВЕКТИВНО-РАДИАЦИОННЫМ ЭНЕРГОПОДВОДОМ
Приведены результаты экспериментальных исследований параметров работы распылительной сушильной установки с комбинированным подводом теплоты конвекцией и инфракрасным излучением, плотности теплового потока в устройстве инфракрасного излучения и интенсивности перемешивания газовой фазы. Анализ полученных данных показывает, что подвод теплоты в камеру инфракрасным излучением и воздействие последнего на факел распыла жидкости позволяет значительно увеличить влагонапряженность камеры, уменьшить удельный расход теплоты на испарение влаги и повысить КПД установки.
Автор:  П. В. Акулич, Д. С. Слижук
Ключевые слова:  распылительная сушка, термогидродинамика, конвективно-радиационная сушка
Стр:  41

РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН ЗДАНИЯ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Представлены результаты расчетных исследований аэродинамики здания, расположенного в зоне плотной городской застройки, и его теплообмена с окружающей средой. Создана трехмерная численная модель нестационарных процессов переноса импульса и теплоты при взаимодействии здания с потоком ветра в условиях суточных колебаний интенсивности солнечной радиации и температуры воздуха. Модель позволяет оценить основные параметры теплообмена здания с окружающей средой в различных сезонных условиях. 
Автор:  Б. И. Басок, В. Г. Новиков, Б. В. Давыденко, Т. Г. Беляева, М. П. Новицкая, Р. Я. Сороковой
Ключевые слова:  здание, численное моделирование, солнечное излучение, радиационно-конвективный теплообмен.
Стр:  48

ИНФРАКРАСНАЯ КАБИНА С БИОТЕХНИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОРГАНИЗМА
Разработана энергоэффективная мобильная инфракрасная кабина для активации функциональных резервов человеческого организма в лечебной, оздоровительной и спортивной практике, которая обеспечивает глубокое проникновение оптического излучения в ткани человека за счет использования излучателей ближнего ИК диапазона. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является реализация биотехнической обратной связи посредством регистрации основных физиологических показателей пользователя и автоматического управления параметрами инфракрасной процедуры на основе результатов мониторинга. Минимизация тепловой нагрузки, генерируемой инфракрасными излучателями, на организм пользователя позволяет расширить сферу применения инфракрасной кабины за счет устранения ограничений на ее использование для людей с артериальной гипертензией и сердечно-сосудистой недостаточностью.
Автор:  А. Н. Осипов , М. Х.-М. Тхостов , М. М. Меженная , Н. И. Стетюкевич , В. Ф. Шевцов , В. А. Кульчицкий, В. Ю. Драпеза, М. В. Давыдов, Д. А. Котов
Ключевые слова:  инфракрасное излучение, инфракрасная кабина, ближний инфракрасный диапазон, биотехническая обратная связь, автоматическое управление, мониторинг, физиологические показатели человека
Стр:  58

CONJUGATE HEAT TRANSFER: ANALYSIS VIA INTEGRAL TRANSFORMS AND EIGENVALUE PROBLEMS
An integral transform approach to the solution of the problem on conjugate heat transfer, combining the singledomain formulation with the convective eigenfunction expansion basis within the total integral transformation framework, which leads to a nonclassical eigenvalue problem, is presented. The problem on the conjugate heat transfer in the transient two-dimensional incompressible laminar flow of a Newtonian fluid in a parallel-plate channel is considered to illustrate the hybrid numerical-analytical approach. To demonstrate the improvement of the convergence rate achieved with the methodology proposed, a critical comparison against the traditional total integral transformation solution of the diffusive eigenvalue problem is provided, and results are presented and discussed for three representative situations realized with different Peclet numbers: Pe = 1, 10 and 100. A remarkable improvement of the convergence rate, obtained especially with the large Péclet numbers, offers evidence of the validity of the expansion constructed upon the nonclassical eigenvalue problem proposed.
Автор:  D. C. Knupp, R. M. Cotta, and C. P. Naveira-Cotta
Ключевые слова:  conjugate heat transfer, internal convection, single-domain formulation, convective eigenfunction expansion basis, integral transforms, nonself-adjoint eigenvalue problem
Стр:  65

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАНОЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ
Проанализированы результаты исследований пузырькового и пленочного режимов кипения наножидкостей. При пузырьковом режиме кипения наножидкостей наблюдается повышение критического теплового потока по сравнению с чистой жидкостью, при этом возможно как увеличение, так и уменьшение коэффициента теплоотдачи. Увеличение критического теплового потока при кипении наножидкости связывают с формированием слоя осаждения наночастиц на обогреваемой поверхности, который способствует изменению микрохарактеристик процесса кипения, уменьшению угла смачиваемости поверхности. Представлены результаты теоретического исследования пленочного кипения наножидкости на вертикальной обогреваемой стенке. Показано, что наибольшее влияние на процессы тепло- и массообмена в пленке пара оказывают перегрев стенки, соотношение температурной и броуновской диффузии и концентрация наночастиц в жидкости.
Автор:  А. А. Авраменко, М. М. Ковецкая, А. И. Тыринов, Ю. Ю. Ковецкая
Ключевые слова:  кипение наножидкостей, теплообмен, критический тепловой поток
Стр:  78

ЭЛАСТОМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИИ С ВЫСОКОДИСПЕРСНЫМИ УГЛЕРОДНЫМИ ДОБАВКАМИ
Исследовано влияние трех различных наноматериалов (нефункционализированного и функционализированных амино- и кислородсодержащими группами) на межфазные взаимодействия каучуков различной природы с активным и полуактивным техническим углеродом в эластомерных матрицах, в качестве которых использовались резиновые смеси на основе натурального каучука марки SMR-10 и бутадиен-нитрильного каучука марки БНКС-18. Для определения степени влияния добавок наноматериалов на свойства полученных смесей и на взаимодействие добавок с техническим углеродом были проведены исследования по определению связанного каучука и качественных характеристик распределения наполнителя в таких смесях (модуля эластичности при малых амплитудах деформации, модуля сдвига при большой деформации, разности между этими модулями — комплексного динамического модуля), а также их вязкости по Муни
Автор:  Ж. С. Шашок, Н. Р. Прокопчук, Е. П. Усс, С. А. Жданок
Ключевые слова:  натуральный каучук, бутадиен-нитрильный каучук, связанный каучук, модули эластичности и сдвига, комплексный динамический модуль, вязкость по Муни, углеродные наноматериалы
Стр:  88

SYNTHESIS OF MULTIWALL CARBON NANOTUBES BY THE CVD METHOD AND THEIR FUNCTIONALIZATION
Results of the functionalization of multiwall carbon nanotubes by an aqueous solution of nitric acid and a mixture of nitric and sulfuric acids with subsequent treatment of them by ultrasound are presented. The presence of functional groups on the surface of multiwall carbon nanotubes was determined with the use of IR spectroscopy. 
Автор:  T. S. Temirgaliyeva, M. Nazhipkyzy, A. Nurgain, A. Turganbay, B. Dinistanova, Z. A. Mansurov
Ключевые слова:  multiwall carbon nanotubes, synthesis, chemical vapor deposition, functionalization
Стр:  96

МОДЕЛИРОВАНИЕ САМООРГАНИЗУЮЩЕГОСЯ СИНТЕЗА ГИБРИДНЫХ НАНОСТРУКТУР ПРИ ХИМИЧЕСКОМ ПАРОФАЗНОМ ОСАЖДЕНИИ УГЛЕВОДОРОДОВ НА ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛАХ
Предложена физико-химическая модель изотермического синтеза гибридных наноструктур графен – углеродные нанотрубки в процессе химического парофазного осаждения углеводородов на катализаторах из переходных металлов. Разработана кинетическая модель формирования графена на катализаторе из переходного металла с высокой растворимостью углерода в условиях синтеза гибридных наноструктур. Установлен факт наличия двух различных стадий роста многослойного графена. Рассчитаны зависимости синтезируемого числа графеновых слоев и длины нанотрубок от толщины кобальтовой пленки для разных значений температуры процесса и концентрации углеводородов. Показано, что существует максимум в зависимости длины углеродных нанотрубок от толщины каталитической пленки в условиях формирования гибридных наноструктур. Разработанная модель и результаты расчетов могут быть применены для оптимизации условий синтеза гибридных наноструктур в процессах химического парофазного осаждения углеводородов на переходных металлах для создания инновационных материалов, устройств и повышения эффективности функциональных элементов микро- и наноэлектроники.
Автор:  С. И. Футько, Б. Г. Шулицкий, В. А. Лабунов, Е. М. Ермолаева
Ключевые слова:  рафен, углеродные нанотрубки, аллотропы углерода, углеродные наноматериалы, гибридные наноструктуры, самоорганизующийся синтез, наноструктурные композиционные материалы, химическое парофазное осаждение, кобальтовый катализатор
Стр:  100

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДНОСТАДИЙНОГО СИНТЕЗА КОМПОЗИТНЫХ ЧАСТИЦ ТИПА ЯДРО–ОБОЛОЧКА ПРИ РАЗДЕЛЬНОМ ОКИСЛЕНИИ ТЕТРАХЛОРИДОВ ТИТАНА И КРЕМНИЯ В ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ
Проведено моделирование одностадийного синтеза композитных наночастиц диоксида титана и диоксида кремния в рабочей зоне плазмохимического реактора хлоридным методом на основе раздельного окисления тетрахлоридов титана и кремния при предварительном смешении реагентов путем барботажа. В рамках разработанной модели синтеза получены данные о размере ядер композитных частиц, толщине оболочки и соотношении числа частиц, покрытых и непокрытых оболочкой.
Автор:  С. М. Аульченко, Е. В. Картаев
Ключевые слова:  диоксид титана, диоксид кремния, композитная частица, плазмохимический реактор, односкоростная многокомпонентная среда, гомогенная и гетерогенная реакции, коагуляция
Стр:  114

ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛЕТА ФРАГМЕНТОВ ПИРОЛИЗУЮЩИХСЯ ЛЕСНЫХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ ПЕРЕД ЗАГРАДИТЕЛЬНОЙ ПОЛОСОЙ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА
Представлены результаты экспериментов по определению температур, скоростей и траекторий движения разлетающихся фрагментов пиролизующихся лесных горючих материалов при высоких скоростях ветра. Основное внимание уделено изучению эффектов перелета через заградительную полосу таких фрагментов. Опыты проведены с типичными для низовых пожаров материалами –– хвоей и листьями. На основании установленного в экспериментах эффекта наклона пламени над заградительной полосой из увлажненного материала разработаны физическая и математическая модели разлета фрагментов пиролизующихся лесных горючих материалов перед заградительной полосой. С применением этой модели определены характерные величины протяженности зоны пламенного горения материала и высоты пламени, а также геометрические размеры заградительной полосы, необходимые и достаточные для надежной локализации очагов пламенного горения и термического разложения лесных горючих материалов.
Автор:  Д. В. Антонов, А. О. Жданова, Г. В. Кузнецов, Н. П. Копылов, И. Р. Хасанов, Н. Е. Шлегель
Ключевые слова:  лесной горючий материал, пиролиз, горение, заградительная полоса, ветер
Стр:  120

ФОРМИРОВАНИЕ СПЕКТРА ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ИНЕРЦИОННОМ ИНТЕРВАЛЕ НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ СТОХАСТИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ И ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ МЕР
Дано аналитическое представление спектра турбулентности в инерционном интервале, основанное на стохастических уравнениях для континуальных законов сплошной среды и законов эквивалентности мер между случайными и детерминированными движениями в теории стохастической гидродинамики. Аналитическое решение этих уравнений представлено в виде спектральной функции E(k) ~ kn , соответствующей классической зависимости E(k)~ k–5/3, которая была получена ранее А. Н. Колмогоровым в статистической теории из соображений размерности. Представленное решение подтверждает возможность определения частных решений для спектральной функции в зависимости от волнового числа на базе единых положений теории стохастической гидродинамики, в рамках которой были получены решения в области волновых чисел генерации турбулентности
Автор:  А. В. Дмитренко
Ключевые слова:  стохастические уравнения, эквивалентность мер, спектральная плотность, инерционный интервал спектра
Стр:  128

ОЦЕНКА АМПЛИТУДЫ НЕЛИНЕЙНОЙ "АНТИКОНВЕКЦИИ"
В системах, состоящих из двух несмешивающихся жидкостей в поле силы тяжестu, конвективная неустойчивость может вознuкать не только при нагреве снизу, но и при горuзонтально-однородном нагреве сверху, т. е. при устойчивой плотностной стратификации каждой из сред. В ряде предшествующих работ была разработана линейная теория неустойчивости такого типа ("антиконвекции"). В настоящей работе впервые сделаны аналитические оценки характеристик конечно-амплитудной антиконвекции для предельного случая нейтральной стратификации одной из сред.
Автор:  Л. Х. Ингель
Ключевые слова:  конвективная неустойчивость, антиконвекция, конечно-амплитудные возмущения, двухслойные среды, взаимодействие в системе вода–воздух
Стр:  134

СОГЛАСОВАННЫЕ ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ НА ВХОДЕ В РАСЧЕТНУЮ ОБЛАСТЬ НА ПРИМЕРЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛАМИНАРНОГО ОБТЕКАНИЯ ПЛАСТИНКИ
Предпочтительность использования профиля Блазиуса с введением вертикальной составляющей скорости на входе в расчетную область по сравнению с упрощенным подходом на основе профиля Польгаузена обоснована на примере ламинарного обтекания пластины
Автор:  С. А. Исаев, А. Д. Чорный, Ю. В. Жукова , Д. П. Фролов, Л. П. Юнаков
Ключевые слова:  ламинарное течение, пластина, входные профили скорости, уравнения Навье–Стокса.
Стр:  138

УПРАВЛЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЕМ ОКОЛОЗВУКОВОЙ ОБЛАСТИ В ОСЕСИММЕТРИЧНОМ СВЕРХЗВУКОВОМ ПОТОКЕ С ПОМОЩЬЮ СТРУИ И ПРИСТЕНОЧНОГО ПОДВОДА ЭНЕРГИИ
Изучено управляющее воздействие дросселирующей струи и пристеночных источников энергии на ударно-волновую структуру сверхзвукового течения в осесимметричном канале с целью создания протяженной околозвуковой области. Исследуемая система моделирует элемент камеры сгорания прямоточного двигателя, в котором осуществляется предварительное торможение потока. Подвод тепла происходит в импульсно-периодическом режиме, давление в газогенераторе изменяется также периодически. На основе нестационарных уравнений Эйлера определен диапазон мощности в безразмерных переменных, соответствующий устойчивому околозвуковому режиму. Для сравнения рассмотрено горение топливной газообразной смеси, которая втекает через щель, расположенную выше по потоку от управляющей струи. Нестационарные расчеты проведены на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса и модели турбулентности k–ω SST. Показано, что с помощью поперечной управляющей струи воздуха можно реализовать управляемое энерговыделение и получить околозвуковой режим, как и при моделировании на основе уравнений Эйлера.
Автор:  В. П. Замураев, А. П. Калинина
Ключевые слова:  cверхзвуковое течение, осесимметричный канал, пристеночные источники энергии, струя, уравнения Эйлера, уравнения Навье–Стокса.
Стр:  143

РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕЧЕНИЯ ПОТОКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ОБЛАСТИ НАПРАВЛЯЮЩЕГО КАНАЛА ЗА ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМИ РЕШЕТКАМИ ТВС
В статье представлены локальные гидродинамические характеристики (векторные поля осредненной скорости) потока за различными типами решеток-интенсификаторов тепловыделяющих сборок ТВСКвадрат, предназначенных для работы в активных зонах реакторов PWR. Выявлена структура течения потока за данными конструктивными элементами кассеты и определено влияние формы и ориентации турбулизаторов на длину стабилизации (выравнивания) поперечных скоростей в характерных областях сборки. Полученная информация экспериментальных исследований использована при инженерном обосновании конструкции ТВС-Квадрат для постановки данных кассет в реакторные установки.
Автор:  А. В. Герасимов, С. М. Дмитриев, А. А. Добров, Д. В. Доронков, А. Н. Пронин, А. В. Рязанов, Д. Н. Солнцев, А. Е. Хробостов
Ключевые слова:  реактор, активная зона, тепловыделяющая сборка, решетка-интенсификатор, гидродинамика теплоносителя
Стр:  151

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ СУПЕРКАВИТИРУЮЩИХ УДАРНИКОВ ПРИ ПОДВОДНОМ СТАРТЕ
Работа посвящена исследованию высокоскоростного движения суперкавитирующих кинетических ударников в воде с учетом внутрибаллистических процессов в пороховой камере и за срезом канала баллистической установки, динамики суперкаверны, а также взаимодействию ударников с подводными преградами. Процесс суперкавитирующего движения при подводном старте моделируется на основе решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса с уравнениями турбулентности и уравнением кавитации для многофазной среды. Для исследования напряженно-деформированного состояния и возможного разрушения твердых тел при взаимодействии с подводными преградами различного типа проводится математическое моделирование на основе упругопластической модели среды. Диапазон исследуемых скоростей составляет 50–850 м/с.
Автор:  А. Н. Ищенко, Р. Н. Акиншин, И. Л. Борисенков, А. А. Глазунов, К. Н. Жильцов, В. З. Касимов, И. М. Тырышкин, А. В. Чупашев
Ключевые слова:  вода, суперкавитирующий кинетический ударник, подводный старт, суперкаверна, преграда, математическое моделирование
Стр:  161

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОБОДНОГО КОНВЕКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА В ОТАПЛИВАЕМОМ ПОМЕЩЕНИИ
Численным моделированием исследованы эволюционные свойства свободного конвективного движения воздуха в отапливаемом помещении. Движение воздуха всегда нестационарное и турбулентное. Существующее техническое ограничение на масштаб сетки позволяет наблюдать только крупномасштабные вихри. Вихри же имеют различные размеры и всегда находятся в движении вблизи среднего положения, они могут исчезать и вновь появляться. Чем больше размер вихря, тем ниже в них амплитуда колебаний температуры и скорости движения воздуха. Наиболее интенсивное движение происходит вблизи окна и обогревающего прибора. При низких температурах наружного воздуха высока вероятность появления потока холодного воздуха со стороны окна, движущегося по нижней части помещения.
Автор:  Б. А. Унаспеков , К. О. Сабденов , М. Ерзада, С. Ш. Ауелбеков, А. С. Таубалдиева , О. Д. Сейтказиев
Ключевые слова:  здания, температурный режим, свободная конвекция, гидродинамика, турбулентность.
Стр:  170

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОБОДНОЙ ТУРБУЛЕНТНОЙ ВОЗДУШНОЙ СТРУИ, ИСТЕКАЮЩЕЙ ИЗ СОПЛА КВАДРАТНОЙ ФОРМЫ
Проведено экспериментальное исследование средних характеристик течения в турбулентной свободной воздушной струе, истекающей из сопла квадратной формы. Исследования проводились как при наличии, так и при отсутствии внешнего акустического воздействия.
Автор:  М. С. Исатаев, Г. Толеуов, М. Султан
Ключевые слова:  сопло с квадратным выходным сечением, параметр удлинения, турбулентная свободная воздушная струя, акустическое воздействие
Стр:  178

EFFECT OF VARIABLE VISCOSITY AND THERMAL CONDUCTIVITY ON UNSTEADY FREE CONVECTIVE FLOW OF A MICROPOLAR FLUID PAST A VERTICAL CONE
A numerical investigation of the effects of variable viscosity and thermal conductivity on an unsteady free convective MHD flow of a micropolar fluid past a vertical cone with variable heat flux, viscous dissipation, and Joule dissipation is carried out. The fluid viscosity and thermal conductivity are modeled by inverse linear functions of temperature. The governing partial differential equations are reduced to nondimensional ones which are discretized using an efficient and unconditionally stable implicit finite difference method of the Crank–Nicolson type and solved for prescribed boundary conditions by an iterative scheme based on the Gauss–Seidel method. Numerical results are presented for the velocity, temperature, and microrotation rate profiles. The values of the skin friction and Nusselt number for various combinations of parameters are given
Автор:  G. C. Hazarika , Bandita Phukan , and Sahin Ahmed
Ключевые слова:  magnetohydrodynamic flow, viscosity, thermal conductivity, micropolar fluid, Crank–Nicolson implicit method, microrotation
Стр:  184

НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ПОЛЯ ПОРИСТОСТИ И ПЛОТНОСТИ НА СТАДИИ ОТБОРА РАСТВОРА КИСЛОТЫ ИЗ КАРБОНАТНОГО ПЛАСТА
Рассмотрена задача о полях концентрации соляной кислоты с учетом химической реакции применительно к этапу отбора активного раствора из карбонатного пласта. Найдены аналитические выражения для определения пористости карбонатного скелета и плотности раствора соляной кислоты с учетом предшествующих технологических процессов, применимые для инженерных расчетов. Проанализированы результаты вычислительных экспериментов процесса кислотного воздействия и показано, что полученные зависимости могут быть использованы для расчетов циклического воздействия на нефтегазовые коллекторы, осуществляемого для увеличения нефтеотдачи.
Автор:  А. И. Филиппов, И. Ф. Кабиров, Т. М. Левина
Ключевые слова:  отбор, плотность активного раствора, пористость, постоянная химической реакции, порядок реакции
Стр:  192

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МНОГОФАЗНОЙ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ФИЛЬТРАЦИИ В ДЕФОРМИРУЕМЫХ ПОРИСТЫХ СРЕДАХ С СОВМЕСТНО ПРОТЕКАЮЩЕЙ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ
Разработана математическая модель многофазной неизотермической фильтрации с химическими реакциями и фазовыми переходами в деформируемых пористых средах. Для описания фильтрации через деформируемую пористую среду использован модифицированный подход Био для неизотермических условий с вязкоупругой реологией пористой среды. Уравнения для напряженно-деформированного состояния сформулированы в терминах смещений, в модели использована эластичная реология пористого скелета в неизотермической форме. Зависимость проницаемости от пористости записана в виде уравнения Козени-Кармана. Решена тестовая задача горения в низкопроницаемом образце битуминозного коллектора. Результаты работы могут быть использованы для численного обоснования экспериментов по технологии подземного горения в низкопроницаемых пластах.
Автор:  Э. М. Храмченков, М. Г. Храмченков
Ключевые слова:  многофазная неизотермическая фильтрация, деформируемые пористые среды, тяжелая нефть.
Стр:  197

ПРИБЛИЖЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОБ УПРУГОМ РЕЖИМЕ ФИЛЬТРАЦИИ В ТРЕЩИНЕ, НАХОДЯЩЕЙСЯ В НЕФТЯНОМ ПЛАСТЕ
На основе теоретической модели, описывающей фильтрационное течение в трещинах конечной и бесконечной протяженности, находящихся в нефтяном пласте, рассмотрены задачи об отборе флюидов из скважины в режимах постоянного перепада давления и постоянного расхода. С использованием приближенного решения задачи о притоке нефти из пласта в трещину, полученного методом последовательной смены стационарных состояний, найдены достаточно простые аналитические формулы. Сравнение результатов численных расчетов по этим приближенным формулам с результатами расчетов по точным, но гораздо более сложным формулам, для реальных параметров пласта и трещины, представляющих наибольший практический интерес, показало, что они практически совпадают. В частности, погрешности в описании эволюции поля давления и дебита скважины составили не более нескольких процентов. На основе численного анализа этих приближенных решений изучено влияние пористости и проницаемости пласта, протяженности трещины и реологических свойств флюида, насыщающего пласт, на эволюцию давления в трещине, дебит скважины в режиме постоянного перепада давления и эволюцию давления в трещине и скважине при постоянном дебите скважины.
Автор:  В. Ш. Шагапов, З. М. Нагаева
Ключевые слова:  нефтяной пласт, трещина гидроразрыва, фильтрация, распределение давления, аналитические и приближенные решения.
Стр:  206

ЗАМЕЧАНИЯ К ВЫБОРУ ДИСПЕРСНОГО ОБРАЗЦА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ОБРАЗЦА И ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ
Выполнен анализ полевых экспериментальных зависимостей магнитной восприимчивости слабоконцентрированных коллоидов с различными значениями концентрации дисперсной фазы частиц (магнетита). Предпринята попытка их обобщения единой зависимостью в координатах, в которых ординатой является нормированная (по концентрации) восприимчивость и тем самым — определения магнитной восприимчивости отдельных частиц. Показано, что получаемые результаты существенно превышают возможно допустимые, к тому же наблюдается их разноречивость (при использовании данных для одного и того же коллоида, но с разной концентрацией дисперсной фазы). Это вызвано образованием цепочек и агрегатов частиц. Таким образом, для определения магнитной восприимчивости частиц дисперсной фазы необходимо использовать "жесткие" дисперсные образцы, в частности, двухфракционные порошковые образцы (с добавлением пассивной фракции), что обеспечивает фиксацию частиц дисперсной фазы. Приведены примеры концентрационных зависимостей магнитной восприимчивости порошковых образцов (с дисперсной фазой частиц магнетита), а также частиц ферропримесей сахарного песка и манной крупы. Эти зависимости, имеющие характерные линейные участки, позволяют получать данные магнитной восприимчивости отдельных феррочастиц.
Автор:  А. В. Сандуляк, А. А. Сандуляк, В. А. Ершова, Д. А. Сандуляк, М. Н. Полисмакова, Д. О. Киселев
Ключевые слова:  феррочастицы, магнетит, коллоид, суспензия, порошок, слабоконцентрированная дисперсная фаза, магнитная восприимчивост
Стр:  216

УПРАВЛЯЕМЫЕ СПОСОБЫ ГАШЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ В МУЛЬТИФАЗНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ
Предложены управляемые способы гашения (уменьшения) пульсаций давления в трубопроводах с учетом реологических свойств и на основе закручивания потока транспортируемых мультифазных систем. Показано, что на основе подбора параметров течений возможно уменьшить как уровень вредных пульсаций в мультифазных трубопроводах, так и амплитуды гасящего воздействия путем создания соответствующих реофизических характеристик. Также показано, что закручивание потока может стать эффективным способом для гашения пульсаций давления в мультифазных трубопроводах
Автор:  Г. Г. Исмайылов, Э. Х. Искендеров, Ф. Б. Исмайылова, Г. А. Зейналова
Ключевые слова:  реология, мультифазный поток, пульсация давления, гашения пульсаций, время релаксации, амплитуда, закрутка потока
Стр:  222

УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО СЖАТИЯ НЕКОТОРЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КРИСТАЛЛОВ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ
Предложен подход к построению полуэмпирических уравнений состояния молекулярных кристаллов нитросоединений, позволяющий описывать изотермическое сжатие кристалла триаминотринитробензола (1,3,5-триамино-2,4,6-тринитробензола) по известному модулю объемного сжатия и теплоте сублимации кристалла, полученных из экспериментов, не связанных с изотермическим сжатием. Сравнительный анализ экспериментальных данных по изотермическому сжатию молекулярного кристалла триаминотринитробензола и расчетов по предлагаемому уравнению состояния показал, что экспериментальные и расчетные значения давления находятся в пределах погрешности эксперимента.
Автор:  Ю. М. Ковалев
Ключевые слова:  уравнение состояния, молекулярный кристалл, изотермическое сжатие, энергия Гельмгольца, приближение Дебая, характеристическая температура Дебая, коэффициент Грюнайзена
Стр:  229

НОВЫЙ ЭКСПРЕСС-СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ И ГОТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
Предложен и экспериментально апробирован новый нестационарный неразрушающий экспресс-способ определения коэффициента температуропроводности материалов и готовых изделий без вырезки из них образцов и пробоподготовки. Он основан на видеорегистрации тепловизором инфракрасного излучения поверхности, возникающего в результате ее локального ступенчатого разогрева, например, сфокусированным пучком лазера. Последующая компьютерная обработка картин нестационарного теплового поля по разработанным моделям и алгоритмам позволяет определить коэффициент температуропроводности материала или изделия при одностороннем доступе к ним.
Автор:  Д. Ю. Головин , А. Г. Дивин , А. А. Самодуров, А. И. Тюрин , Ю. И. Головин
Ключевые слова:  точечный ступенчатый лазерный нагрев, тепловизор, односторонний доступ, коэффициент температуропроводности
Стр:  240

К ЧИСЛЕННОМУ РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ О НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ ТЕРМОУПРУГИХ ФИЗИЧЕСКИ ОРТОТРОПНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК
Для исследования напряженно-деформированного состояния термоупругих анизотропных цилиндрических оболочек исходная система девятнадцати дифференциальных уравнений восьмого порядка в частных производных общей теории оболочек преобразуется в систему восьми дифференциальных уравнений первого порядка. Численную реализацию предлагается проводить методом ортогональной прогонки. Приводятся числовые результаты для случая перепада температуры по толщине оболочки.
Автор:  Б. В. Нерубайло
Ключевые слова:  термоупругие напряжения, тепловыделяющая сборка, ортотропный, гильза-оболочка, метод прогонки, система дифференциальных уравнений, ряд Фурье
Стр:  248

РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ДВУХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ МИНИМИЗАЦИИ ПОТЕНЦИАЛА ГИББСА
Предложен метод моделирования термодинамического равновесия двухфазной многокомпонентной системы раствор–пар на основе решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений, вытекающих из принципов неравновесной термодинамики и статистической физики. Расчет термодинамики жидкой и паровой фаз осуществлялся на основе уравнения состояния. В ходе решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений определялись молярные объемы раствора и пара, молярный состав фаз, давления начала кипения раствора и конденсации пара. Предложенный метод принципиально отличается от популярного эмпирического метода Рэчфорда–Райса. Представлены результаты расчета с использованием этого метода.
Автор:  И. В. Деревич, А. А. Панова
Ключевые слова:  потенциал Гиббса, термодинамическое равновесие, неравновесная термодинамика, термодинамическое уравнение состояния, фугитивность, линия фазового равновесия
Стр:  259

ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ НЕПРЕРЫВНЫХ СМЕСЕЙ С УЧЕТОМ НЕОБРАТИМОСТИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА
Рассмотрена задача оценки максимальной производительности и соответствующих ей затрат теплоты в каскаде колонн ректификации, разделяющих непрерывные смеси на фракции, характеризующиеся их температурами кипения. Для случая, когда температуры в дефлегматоре и кубе колонны близки к температурам кипения граничных фракций, предложен способ определения порядка разделения, минимизирующего суммарные затраты теплоты.
Автор:  А. И. Балунов, А. М. Цирлин
Ключевые слова:  непрерывная смесь, ректификация, термодинамическая оптимизация, производство энтропии, множество реализуемых режимов
Стр:  274

ИССЛЕДОВАНИЕ НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ПРОПИТКИ И ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ ДВУХКОНТИНУАЛЬНОЙ МОДЕЛЬЮ
Исследуется начальная стадия пропитки (экстрагирования) на основе модели массопереноса в пористом материале, состоящем из двух континуумов (бидисперсная модель) со своей спецификой диффузионных процессов в каждом из них. Основное внимание уделено рассмотрению асимптотических (аналитических) представлений решений соответствующих задач при типичных дополнительных условиях, в частности, для тела конечных размеров.
Автор:  А. И. Мошинский
Ключевые слова:  двухконтинуальная модель, пропитка, экстрагирование, пористое тело
Стр:  283

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЗАСЫПОК СОРАЗМЕРНЫХ И РАЗНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ
Представлены уточненные аналитические зависимости для оценки основных параметров соразмерных и разноразмерных хаотично расположенных частиц и/или гранул засыпок, позволяющие в комплексе достаточно строго оценивать свойства засыпок по средним размерам частиц (гранул), соотношению средних размеров крупных и мелких частиц, пористости. Представленная методика учитывает реальные свойства порошковых засыпок и их кластеризацию. Она позволяет определить пористость, коэффициент внутреннего трения и среднее координационное число частиц или гранул засыпок. Результаты, полученные по предложенным зависимостям, хорошо согласуются с экспериментальными данными. 
Автор:  Ю. Н. Крючков
Ключевые слова:  засыпки, модель, коэффициент внутреннего трения, кластеризация, структура, координационное число, критическое координационное число, плотность упаковки, пористость, размер частицы.
Стр:  293

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ СМЕСИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
Проведено моделирование формирования смеси порошков. Задача решена методом дискретных элементов в приближении бидисперсной упаковки сферических частиц. Показана зависимость пористости смеси от размеров частиц смешиваемых порошков и адгезионного взаимодействия частиц
Автор:  Е. Н. Дьяченко, Н. Н. Дьяченко
Ключевые слова:  метод дискретных элементов, пористость, адгезионное взаимодействие.
Стр:  300

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СВОЙСТВ ГАЗОВОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ВЗВЕСИ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ НА РАЗЛЕТ СЖАТОГО ОБЪЕМА ГАЗОВЗВЕСИ В ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СРЕДЕ
Численно моделируется процесс распространения прямого скачка уплотнения из газовзвеси в чистый газ. В качестве несущей среды камеры высокого давления ударной трубы рассматривались различные газы. Исследовалось влияние свойств газовой компоненты газовзвеси на процесс истечения запыленной среды в камеру низкого давления и на пространственное распределение температуры твердых частиц.
Автор:  Д. А. Тукмаков
Ключевые слова:  газовзвесь, ударные волны, численное моделирование, межфазный теплообмен
Стр:  304

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ КАПЕЛЬ ВОДЫ В АЭРОЗОЛЬНОМ ОБЛАКЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ
Представлены результаты экспериментальных исследований процессов столкновений капель воды в газовой среде при варьировании основных параметров в широких диапазонах, соответствующих перспективным газопарокапельным технологиям: размеры (радиусы) — 0.1–1 мм, скорости перемещения — 0–10 м/с, углы взаимодействия (атаки) — 0–90o , относительная объемная концентрация — 0.1 ⋅ 10–3–8.5 ⋅ 10–3 м3 воды/м3 газа, скорость движения потока — 0–10 м/с, температура — 20–1000o C, направления потоков: встречное, сонаправленное, поперечное. При обработке результатов опытов основное внимание уделено влиянию относительной объемной концентрации капель на характеристики их взаимодействия. Рассчитаны относительные вероятности четырех типичных режимов взаимодействия капель: отскока, коагуляции, разлета и дробления (измельчения). Показаны диапазоны параметров капель, для которых рост концентрации последних в аэрозоле приводит к повышению вероятности коагуляции, отскока или измельчения. Также представлены диапазоны варьирования концентрации капель в газовой среде, в которых высоки вероятности всех исследованных схем взаимодействия. Выполнена критериальная обработка результатов опытов с использованием известных подходов к обобщению через расчет углового коэффициента взаимодействия и числа Вебера.
Автор:  О. В. Высокоморная, Г. В. Кузнецов, П. А. Стрижак, Н. Е. Шлегель
Ключевые слова:  капли воды, взаимодействие, столкновения, относительная объемная концентрация капель, статистический анализ, относительная вероятность
Стр:  311

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ВЕРТИКАЛЬНОГО ГИДРОПРОСЛУШИВАНИЯ ГАЗОВОГО ПЛАСТА
Построена математическая модель процесса вертикального гидропрослушивания газового пласта, вскрытого несовершенной скважиной. Исследовано влияние параметров призабойной зоны на кривые изменения давления в активном и реагирующем интервалах скважины. Показано, что по результатам вертикального гидропрослушивания можно определить параметры, определяющие скин-фактор: проницаемость пласта, проницаемость и радиус призабойной зоны.
Автор:  М. Н. Шамсиев, М. Х. Хайруллин, П. Е. Морозов
Ключевые слова:  вертикальное гидропрослушивание, скин-фактор, проницаемость, радиус призабойной зоны, обратная задача
Стр:  324

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ОБРАТНОЕ ПРЕССОВАНИЕ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ АКТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ ВНЕШНЕГО ТРЕНИЯ
На основе теоретического анализа реодинамической модели процесса обратного прессования порошкового пористого материала с активным действием силы внешнего трения исследованы особенности влияния этого трения на динамику распределения плотности материала. Дано обоснование преимуществ указанного способа прессования порошкового материала в сравнении с односторонним высокотемпературным прессованием, наиболее распространенным в порошковой металлургии и в технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Автор:  А. М. Столин, Л. С. Стельмах, С. В. Карпов
Ключевые слова:  обратное прессование, активное внешнее трение, реодинамическая модель, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, плотность, напряжение
Стр:  331


  • 1
  • 2