ТОМ 93, №6


ВЛИЯНИЕ КАВИТАЦИИ НА РАБОТУ УЛОВИТЕЛЕЙ ДИСПЕРГИРОВАННОЙ ПЕЛЕНЫ БЕСКАРКАСНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛООТВОДА В КОСМОСЕ
Рассмотрено влияние кавитационных процессов на работу уловителей капель бескаркасных систем теплоотвода в космосе. Обоснована низкая кавитационная устойчивость уловителей центробежного типа. Создана методика расчета расходных характеристик ленточно-роторного уловителя капель. Проведено сопоставление результатов численного расчета с экспериментально полученными характеристиками
функционирования таких устройств.  
Автор:  А. А. Коротеев, А. А. Сафронов, Н. А. Сафронова, Н. И. Филатов, А. Л. Григорьев
Ключевые слова:  уловитель капель, диспергированная пелена, капельный холодильник-излучатель.
Стр:  1361

ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА КАК ФИЗИЧЕСКАЯ ОСНОВА РАСПЫЛИТЕЛЬНОГО ПИРОЛИЗА МИКРОННЫХ КАПЕЛЬ РАСТВОРОВ
Эффективность процесса распылительного пиролиза, позволяющего получать наночастицы из микронных капель растворов, определяется процессами массопереноса в капле и тепло- и массообмена с парогазовой смесью. Показано, что самым медленным и самым важным процессом переноса является испарение капли. Нуклеация наночастиц в пересыщенном растворе и их рост идут значительно быстрее. Время жизни капли в аэрозольном реакторе определяет морфологию ансамбля наночастиц посредством коалесценции или броуновской диффузии наночастиц.   
Автор:  Фисенко С. П., Ходыко Ю. А.
Ключевые слова:  испарительное охлаждение, пересыщенный раствор, нуклеация, коалесценция, броуновская диффузия
Стр:  1368

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ В ПЛОСКОМ ГОРИЗОНТАЛЬНОМ КАНАЛЕ ПРИ ЛАМИНАРНОМ ДВИЖЕНИИ МАЛОКОНЦЕНТРИРОВАННОЙ СУСПЕНЗИИ
Сформулирована задача гравитационного расслоения и образования осадка монодисперсной малоконцентрированной в гидродинамическом смысле взвеси твердых частиц, не участвующих в броуновской диффузии и движущихся в горизонтальном плоском канале при ламинарном течении ньютоновской дисперсионной фазы. Решение начально-краевой задачи для дифференциального уравнения в частных производных первого порядка получено в аналитическом виде применением одностороннего интегрального преобразования Лапласа по аксиальной координате. С использованием принципа суперпозиции концентрационных полей фракций решение обобщено на случай полидисперсной взвеси с произвольной функцией плотности распределения частиц по размерам. Приведена оценка точности физической линеаризации при замене ламинарного течения несущей среды режимом идеального вытеснения. Сравнительный анализ вычислительных экспериментов с классическими опытными данными для широкого диапазона седиментационного числа Рейнольдса показал корректность предложенного подхода.  
Автор:  А. В. Ряжских
Ключевые слова:  концентрационное поле, суспензия, ламинарное течение, плоский канал
Стр:  1375

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОАГУЛЯЦИИ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ УЛЬТРАЗВУКОВЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ НА ГАЗОДИСПЕРСНЫЕ ПОТОКИ В ИНЕРЦИОННЫХ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯХ
Представлены результаты экспериментальных исследований процесса ультразвуковой коагуляции дисперсных частиц в закрученном потоке. Исследования проведены с помощью предложенного и разработанного экспериментального стенда, реализующего двухстадийную очистку от тонкодисперсных частиц. На первой стадии (агломерация) обеспечивается формирование закрученного потока и предварительная ультразвуковая коагуляция тонкодисперсных частиц. На второй стадии при помощи циклона достигается высокоэффективное улавливание предварительно сформированных на первой стадии агломератов частиц. В результате экспериментальных исследований установлена перспективность применения двухстадийной очистки от тонкодисперсных частиц и выявлены оптимальные условия ультразвукового воздействия на закрученный газодисперсный поток, обеспечивающие укрупнение частиц в наиболее опасном для человека диапазоне размеров частиц PM2.5 до 4.5 раз.    
Автор:  В. Н. Хмелев, В. А. Нестеров, А. В. Шалунов
Ключевые слова:  ультразвук, газоочистка, коагуляция, акустическое поле, фракционная эффективность.
Стр:  1385

ЦИФРОВАЯ СИМУЛЯЦИЯ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ ДОБАВКУ БОР–АЛЮМИНИЙ В КАЧЕСТВЕ ГОРЮЧЕГО
Проведено численное моделирование течения продуктов сгорания топлива, содержащего присадку бор–алюминий, в сопле твердотопливного ракетного двигателя. Показано преимущество бор–алюминия по сравнению с алюминием при использовании в смесевых твердых топливах.  
Автор:  Н. Н. Дьяченко, Е. Н. Дьяченко
Ключевые слова:  двухфазное течение, полидисперсный ансамбль частиц, двухфазные потери, удельный импульс
Стр:  1397

ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ПОЛЕ ДАВЛЕНИЯ ПРИ ВЫСОКОАМПЛИТУДНЫХ ВОЗМУЩЕНИЯХ
Исследовано поле давления при фильтрации слабосжимаемого флюида в однородной изотропной сжимаемой среде при высокоамплитудных возмущениях. Уравнение, используемое при постановке задачи, является нелинейным: плотности пористой среды и насыщающего флюида полагаются зависящими от искомой функции. При этом использован установленный факт, заключающийся в том, что зависимости плотностей жидкости и материала скелета от давления с высокой точностью аппроксимируются линейной функцией. Рассматривается одномерная плоская горизонтальная фильтрация. Пористость и проницаемость пористой среды, а также вязкость фильтрующейся среды считаются постоянными. Решение задачи найдено с использованием асимптотических разложений, где в качестве малого параметра выступает сомножитель при коэффициенте сжимаемости жидкости. Найдены аналитические выражения для нулевого и первого коэффициентов разложения. Показано, что нулевой коэффициент разложения может быть использован для исследования эволюции поля давления несжимаемой жидкости, в то время как выражение для первого коэффициента содержит информацию о вкладе нелинейности, обусловленной сжимаемостью флюида. Определены значения нулевого и первого остаточных членов. Доказано, что нулевой и первый остаточные члены содержат слагаемые только более высоких порядков по параметру асимптотического разложения, т. е. выполняется соответствующее требование асимптотичности выражений нулевого и первого коэффициентов. На основе вычислительного эксперимента установлены закономерности зависимости вклада исследуемой нелинейности от времени и пространственной координаты  
Автор:  А. И. Филиппов, А. А. Ковальский, О. В. Ахметова
Ключевые слова:  нелинейное уравнение, фильтрация, давление, асимптотическое разложение
Стр:  1403

ФИЛЬТРАЦИЯ К ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ ИЗ ПЛАСТА, ПОДВЕРЖЕННОГО ГРП, В СЛУЧАЕ КОРОТКИХ ТРЕЩИН
Рассмотрена задача о выходе процесса функционирования скважины на стационарный режим при постоянном перепаде давления между забойным и пластовыми значениями, а также при постоянном дебите. Принято, что в трещине, образованной после проведения гидроразрыва пласта и находящейся внутри контура питания скважины, реализуется однородное давление, т. е. характерные времена функционирования скважины значительно превышают периоды, за которые возмущения от скважины охватывают всю трещину. Приведены соответствующие оценки для этих характерных периодов, зависящих от фильтрационных и геометрических параметров трещины, пласта, а также от свойств флюида. Построены точные и приближенные аналитические решения, описывающие фильтрационные течения в системе "скважина–трещина–пласт", позволяющие определить эволюцию давления, дебит скважины, динамику выхода функционирования скважины на стационарный режим. Получены формулы, определяющие дебит скважины (аналоги формулы Дюпюи). Предложены критические условия для протяженности трещины и радиуса контура питания, когда гидроразрыв пласта приводит к существенному повышению дебита скважины при установившемся режиме.  
Автор:  В. Ш. Шагапов, И. Р. Хамидуллин, З. М. Нагаева
Ключевые слова:  гидроразрыв пласта, скважина, трещина, фильтрация, распределение давления, дебит, интегро-дифференциальное уравнение
Стр:  1414

РАЗВИТЫЙ РЕЖИМ ДВИЖЕНИЯ В ТРЕЩИНЕ ГРП В СРЕДЕ С ДВОЙНОЙ ПОРИСТОСТЬЮ
Исследуется двумерная связанная задача о медленных движениях жидкости в трещине гидроразрыва пласта и о вызванных этими движениями деформациях и фильтрации в пороупругой среде с двойной пористостью, которая имеет две составляющие — это собственно пористость и трещиноватость. Движения создаются закачкой жидкости в скважину. Течение внутри трещины описывается уравнениями гидродинамики в гидростатическом приближении. Устанавливается некоторая упорядоченная последовательность взаимозависимых геомеханических процессов, происходящих при гидроразрыве. В основном пространстве, окружающем трещину, движение жидкости происходит в пористой составляющей двухфазной среды. В пограничном слое имеют место смешанные процессы: наряду с движением жидкости по трещинам происходит переток ее из трещин в поры. Эти эффекты исследуются в первом приближении по некоторому малому параметру, которым является относительное время. В отличие от известной классической задачи с двойной пористостью в данном случае строго решается указанная задача с учетом упругих деформаций скелета. Фактически данная статья является продолжением предыдущей работы автора в аналогичной постановке в нулевом приближении, в которой пограничный слой является тривиальным и сводится к пограничном слою в среде с обычной пористостью. Приводятся примеры решения конкретных задач.  
Автор:  А. В. Каракин
Ключевые слова:  трещиноватость, пористость, пороупругость, двойная пористость, трещина гидроразрыва.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ДВУЧЛЕННОМ ЗАКОНЕ ФИЛЬТРАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ НАЧАЛЬНОГО ГРАДИЕНТА
Гидравлическое сопротивление и число Рейнольдса являются важными параметрами течения, в связи с чем их определение необходимо при расчете и моделировании гидродинамического течения. В настоящей работе даются формулы для определения числа Рейнольдса и гидравлического сопротивления при двучленном законе фильтрации углеводородов в пористой среде с учетом влияния начального градиента, а также получена формула скорости в зависимости от этих параметров.  
Автор:  Т. Ш. Салаватов, И. Р. Гасанов
Ключевые слова:  гидравлическое сопротивление, число Рейнольдса, двучленный закон фильтрации, начальный градиент
Стр:  1439

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ МАТЕРИАЛОВ С УЧЕТОМ ИХ УСАДКИ
Обсуждены физические закономерности внутреннего массопереноса при сушке коллоидных капиллярно-пористых тел, который характеризуются тем, что помимо явления массопроводности (диффузии влаги) в неподвижной системе координат наблюдается перенос влаги матрицей материала вследствие его усадки. Применительно к данному случаю для тела в форме неограниченной пластины, высушиваемой симметрично с обеих поверхностей, записана математическая модель, описывающая массопроводность и конвективный перенос влаги в теле. Последний зависит от координаты, нормальной к поверхности пластины: он максимален у поверхности пластины, а в ее центральной плоскости равен нулю. Сформулирована задача, описывающая процесс симметричной сушки неограниченной пластины на основе уравнения конвективной диффузии при равномерном начальном распределении концентрации и граничном условии массообмена третьего рода. Отмечено, что сформулированная задача может быть решена численными методами. Для анализа степени влияния конвективной составляющей на внутренний массоперенос получено аналитическое решение задачи при постоянных параметрах процесса. По полученному решению выполнены расчеты изменения среднеобъемной относительной концентрации в зависимости от числа Fom для внутренней задачи (Fom = 100) и смешанно-диффузионной (Fom = 10). Показано, что максимальный эффект влияния конвективной составляющей наблюдается для внутридиффузионной задачи  
Автор:  С. П. Рудобашта, Э. М. Карташов, Г. А. Зуева
Ключевые слова:  конвективная сушка, массопроводность, усадка, кинетический расчет, пластина
Стр:  1446

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СЛОЙ ПОЧВЫ ПРИ ИНЕРТНОМ ПРОГРЕВЕ
Рассматривается типичный пористый материал, обогащенный органикой — почва. Исследование тепловых режимов таких материалов при высокотемпературном воздействии важно для решения задач экологии и охраны окружающей среды, а также сельского хозяйства. Многими авторами установлено, что тепловое воздействие на приповерхностный слой почвы может оказывать негативное воздействие как на саму почву, так и на дальнейшее развитие травостоев и древостоев. Необходима разработка систем геомониторинга, учитывающих теплофизические процессы в слое почвы на уровне математических моделей. Для верификации таких моделей требуется проведение экспериментов. В настоящей работе предлагается экспериментальная установка для физического моделирования процессов теплопереноса в слое типичной почвы при воздействии повышенной температуры, источником которой является инертный нагреватель. В слое почвы на разной глубине установлен набор термопар. Представлены типичные кривые, демонстрирующие температурные зависимости на разной глубине слоя по времени, и результаты анализа температурных зависимостей.  
Автор:  Н. В. Барановский, В. И. Максимов, А. С. Разва, А. В. Базаров
Ключевые слова:  почва, лесной пожар, инертный прогрев, воздействие, эксперимент, температурная крива
Стр:  1455

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕЖФАЗНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Получено новое уравнение для вычисления равновесного краевого угла смачивания на основе капиллярной постоянной, вычисленной по форме реальной капли жидкости на твердой поверхности. Экспериментально определена величина поверхностного натяжения жидкости по геометрическим параметрам жидкой капли на твердой поверхности. Предложенные уравнения позволяют без влияния гравитационного эффекта и гистерезисных явлений определить равновесный краевой угол смачивания поверхности твердого тела c термодинамическими параметрами sж–г, sт–ж и sт–г на границе раздела трех фаз: твердое тело– жидкость–газ.  
Автор:  В. М. Гасанов
Ключевые слова:  равновесный краевой угол смачивания, капиллярная постоянная, поверхностная энергия твердой фазы, межфазная поверхностная энергия
Стр:  1461

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ КАПЕЛЬ РАСПЛАВА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКА
Рассмотрены вопросы разработки математических моделей управления технологическими процессами получения порошков металлов из расплавов и их оптимизации. Выполнено численное моделирование затвердевания капель расплава в турбулентной струе холодного газа с использованием комплексной математической модели, результаты которого использованы для оценки влияния различных факторов на параметры полета капли расплава в газовом потоке до момента ее затвердевания.  
Автор:  К. Н. Волков, В. Н. Емельянов
Ключевые слова:  плазменная технология, капля, расплав, порошок, численное моделирование
Стр:  1465

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ И СПОСОБА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДВУХФАЗОВОЙ ПАРОВОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ЕЕ ТЕЧЕНИИ В КАНАЛЕ
Показана широкая область применения пара в теплоэнергетике. В связи с этим актуальным остается вопрос сохранения и контроля сухости пара при его транспортировке по паропроводам. Выполнены достаточно подробные теоретические исследования параметров пара при его течении в трубе. Проведен сравнительный анализ эпюр скорости и температуры пара в зависимости от определенных параметров потока и принятых приближений. Все расчеты доведены до количественных результатов. В результате выполненного анализа показано, что неопределенность точных значений некоторых величин не играет принципиальной роли в общих закономерностях образования капельной жидкости. В результате численных исследований кинетики конденсации пара определены удельный объем и плотность капельного конденсата по сечению трубы. Полученные результаты и предложенный методический подход по определению параметров пара были использованы при разработке и дальнейшем совершенствовании устройства по измерению сухости пара, оригинальная конструкция которого была предложена ранее одним из авторов. В работе приведены функциональная схема и макет мерного узла измерителя.  
Автор:  Б. Ю. Каплан, Е. Л. Ступицкий
Ключевые слова:  трубопровод, сухость пара, конденсат, кинетика, контроль сухости пара, температура пара, скорость пара
Стр:  1477

О МЕХАНИЗМЕ ДЕТОНАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННOГО КРЕМНИЯ С ТВЕРДОФАЗНЫМ ОКИСЛИТЕЛЕМ
Предложен физический механизм детонационного горения наноструктурированного кремния с твердофазным окислителем при скорости движения фронта горения 1000–3000 м/с. Рассчитаны термодинамические характеристики горения модельных твердофазных смесей кремний–перхлорат аммония с разными эквивалентными соотношениями их компонентов при разных давлениях. Установлено, что характерной чертой детонационного горения наноструктурированного кремния с твердофазным окислителем является стационарная скорость движения фронта детонации со значительным дефицитом (10–50%) относительно скорости детонации Чепмена–Жуге. Определены детонационный (сверхзвуковой) и дозвуковой режимы горения наноструктурированного кремния с твердофазным окислителем.  
Автор:  П. Н. Кривошеев, В. Н. Миронов, О. Г. Пенязьков, С. И. Футько
Ключевые слова:  детонационное горение, наноструктурированный кремний, твердофазный окислитель, газовзвесь частиц, перхлораты аммония и натрия, детонация Чепмена–Жуге, математическое моделирование
Стр:  1492

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ И УСЛОВИЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВИБРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ
Получены экспериментальные характеристики автоколебательного процесса вибрационного горения твердого топлива. В результате анализа полученных диаграмм амплитудных и частотных характеристик автоколебательного процесса вибрационного горения твердого топлива в зависимости от положения зоны горения в трубе Рийке, структуры топлива и способов загрузки сделано следующее предположение. При вибрационном горении твердого топлива сосуществуют два типа процессов. Для основных гармоник колебательного процесса низкой частоты — известный в литературе "энергетический" подход, для гармоник более высокой частоты — вихревой механизм. Разработаны и применены методы экспериментальной верификации этого предположения. Результаты опытов подтверждают предложенную физическую модель вибрационного горения твердого топлива. Разработана теоретическая расчетная методика развития вибрационного горения. Проведено теоретическое исследование движения волны горения при стохастических параметрах процесса тепловыделения.  
Автор:  О. Г. Стоник, В. Д. Гешеле, С. А. Ковалев
Ключевые слова:  вибрационное горение, автоколебание, акустическое излучение, воспламенение, интенсивность горения, амплитуда, частота, твердое топливо
Стр:  1502

ВЛИЯНИЕ СПОСОБА ПОДАЧИ ВОДЫ В ЗОНУ ЛЕСНОГО ПОЖАРА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕГО ТУШЕНИЯ
Приведены результаты экспериментальных исследований эффективности подавления горения и термического разложения лесных горючих материалов путем локального сброса массивов воды в зону лесного пожара, мелкодисперсного распыления воды над этой зоной и создания водяной завесы по ее периметру. Проанализированы особенности каждого из этих способов. Продемонстрированы преимущества комбинированного способа тушения лесного пожара, включающего распределенную во времени и пространстве подачу аэрозоля в его очаг.  
Автор:  Г. В. Кузнецов, А. О. Жданова, П. А. Стрижак, Ю. К. Атрошенко
Ключевые слова:  лесной горючий материал, лесной пожар, пожаротушение, водяной аэрозоль, водный массив
Стр:  1513

ТЕХНИЧЕСКИЙ УГЛЕРОД ИЗ ПРОДУКТОВ ТЕРМОЛИЗА ИЗНОШЕННЫХ ШИН
На основании исследований процесса парового термолиза изношенных шин обоснована возможность получения из продуктов термолиза высокосортного технического углерода и других ингредиентов для производства резины. Показана эффективность применения композиционных смесей жидких и твердых продуктов термолиза шин в качестве сырья для получения технического углерода.  
Автор:  Г. И. Журавский
Ключевые слова:  паровой термолиз, изношенные шины, композиционная смесь, технический углерод, технологическая схема
Стр:  1523

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕРМОКИНЕТИКИ ТЕПЛОВОГО РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ
Развита обобщенная теория термокинетики процесса теплового разрушения полимерных материалов с позиции кинетической термофлуктуационной концепции на основе объединения ряда самостоятельных подходов, а именно: структурно-кинетического (для описания элементарных актов процесса разрушения), механического (для описания локального напряжения в вершине трещины), термодинамического (для расчета величины безопасного напряжения). В основе развитых модельных представлений используются экспериментальные данные о накоплении нарушений в нагруженных образцах; силовом возмущении и разрыве связей в окрестности вершины трещины; по субмикроскопическим трещинам и их характеристикам; фрактографическим исследованиям поверхности разрыва; кинетики роста магистральной трещины. Приводится обобщенная формула скорости роста трещины, рассчитан тензор напряжений в вершине трещины в условиях механического и теплового нагружений, рассчитаны основные параметры и предельные характеристики при механическом и тепловом нагружении полимерного образца, предложено теоретическое соотношение временной зависимости прочности при чисто тепловом нагружении в полном интервале тепловых нагрузок от безопасной до критической и на стадии атермического роста трещины. Приведены числовые эксперименты.   
Автор:  Э. М. Карташов
Ключевые слова:  временная зависимость прочности, кривая долговечности, полный интервал тепловых нагрузок, безопасные, критические и предельные характеристики, параметры процесса теплового разрушения
Стр:  1529

НЕСТАЦИОНАРНАЯ ЗАДАЧА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДЛЯ ПОЛУПРОСТРАНСТВА С МНОГОСЛОЙНЫМ ПОКРЫТИЕМ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ИЗМЕНЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
С использованием интегрального преобразования Лапласа и обобщенных граничных условий получено аналитическое решение одномерной нестационарной задачи теплопроводности для полупространства с многослойным покрытием при кусочно-однородном изменении температуры внешней среды. Проведено исследование и выявлены закономерности протекания тепловых процессов в теле и покрытии при термоциклировании  
Автор:  В. А. Шевчук, А. П. Гаврись
Ключевые слова:  теплопроводность, полупространство, многослойное покрытие, обобщенные граничные условия, термоциклирование
Стр:  1543

КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД РАЗДЕЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ. 2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СООТНОШЕНИЙ: ПЛАСТИНА, ЦИЛИНДР, ШАР
На примере рассмотрения задачи Штурма–Лиувилля для функции V y( ), определяемой в области Ωy∈ [0, 1]  и отвечающей задачам нестационарной теплопроводности в протяженной пластине, протяженном цилиндре и шаре с симметричными граничными условиями первого, второго и третьего рода, доказано существование бесконечных последовательностей дифференциальных соотношений для граничных точек y = 0 и y = 1. Данные последовательности дифференциальных соотношений могут с успехом применяться для приближенного решения задачи Штурма–Лиувилля посредством описания функции V (y) степенным полиномом и определения его коэффициентов на основе решения соответствующих систем линейных алгебраических уравнений.   
Автор:  В. А. Кот
Ключевые слова:  уравнение теплопроводности, краевая задача, метод разделения переменных, дифференциальные соотношения
Стр:  1552

ПРОЦЕССЫ ЛУЧИСТОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА ПРИ ОБОГРЕВЕ ОТКРЫТЫХ ПЛОЩАДОК
Приведены результаты численного анализа параметров системы лучистого обогрева открытой площадки — железнодорожной платформы размером 10 × 75 м. Температура излучателя размером 0.3 × 9 м составляла 600–900 K. Температура атмосферного воздуха изменялась в диапазоне от –10 до +10оC при скорости ветра до 5 м/с. В качестве критерия комфортности обогрева человека принималась температура на уровне его головы (175 см). В результате вычислительного эксперимента получены зависимости температуры обогреваемой платформы от температуры и высоты установки излучателя, а также от направления и скорости ветра. Установлено, что температура на уровне поверхности головы человека составляет от 2–3 до 16–18оC при размещении излучателей на высоте 4–8 м от поверхности платформы при температуре окружающего воздуха 0оC и скорости ветра 0.5–5 м/с. Показано, что при понижении температуры воздуха до –10оC необходима установка ветрозащиты.  
Автор:  А. А. Редько, И. А. Редько, Ю. А. Бурда, А. Ф. Редько, С. В. Павловский
Ключевые слова:  численный анализ, лучистый обогрев, открытая площадка, комфортность, коротковолновые излучатели
Стр:  1576

РЕДУКЦИЯ МОДЕЛЕЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ НА ОСНОВЕ DMD-АЛГОРИТМА
С использованием разложения по динамическим модам построены редуцированные модели гидродинамического перемешивания и получены достаточно точные пространственно-временные картины распределения примеси для различных периодических режимов перемешивания при существенном сокращении вычислительных затрат. Показано, что после обработки результатов решения задачи о смешении в прямоугольной каверне с подвижными дном и крышкой DMD-методом выигрыш в хранении информации составляет более 80%. Предложенный подход можно также применять для обработки экспериментальных данных  
Автор:  Т. Ю. Сухарев  , Д. Л. Ревизников
Ключевые слова:  динамические моды, гидродинамическое перемешивание, уравнения Навье–Стокса, DMD-алгоритм, дисперсная примесь, SVD усечение, конечномерные редуцированные модели.
Стр:  1584

EXACT SOLUTION FOR AN UNSTEADY ISOTHERMAL FLOW BEHIND A CYLINDRICAL SHOCK WAVE IN A ROTATING PERFECT GAS WITH AN AXIAL MAGNETIC FIELD AND VARIABLE DENSITY
An exact solution of the problem on the propagation of a cylindrical shock wave in a rotating perfect gas with an axial magnetic field in the case of an isothermal flow is obtained. The initial density, magnetic field strength, and the initial angular velocity in the ambient medium are assumed to vary according to the power law. An exact similarity solution obtained by the McVittie method for an isothermal flow in a rotating gas is first reported. Similarity transformations are used to transform a system of partial differential equations into a system of ordinary differential equations, and then the product solution of McVittie is used to obtain the exact solution. The effects of the values of the gas specific heat ratio, rotational parameter, and of the strength of the initial magnetic field are discussed. It is shown that the shock velocity increases and the shock strength decreases with increase in the values of these parameters. The effect of variation in the value of the initial density index is also studied. The obtained solutions show that the radial fluid velocity, density, pressure, and the magnetic field strength tend to zero as the axis of symmetry is approached.    
Автор:  G. Nath
Ключевые слова:  shock waves, exact solution, rotating medium, perfect gas, axial magnetic field
Стр:  1593

ОБТЕКАНИЕ ВОГНУТОЙ СТЕНКИ ИСТЕКАЮЩИМ ИЗ СОПЛА СВЕРХЗВУКОВЫМ ПОТОКОМ
Решена задача о натекании струи на вогнутую стенку произвольной конфигурации. Предложен теоретический метод расчета потока при взаимодействии нерасчетной сверхзвуковой струи с плоской и с криволинейной стенками. Представлены результаты измерения давления и расчеты газодинамических параметров течения на поверхности криволинейной преграды и в пристеночной области струи. Выявлены наиболее характерные области течения, представляющие интерес при решении ряда задач и составлении физических и математических моделей. Описаны определяющие параметры течения в струях и сформулированы условия их подобия в зависимости от основных геометрических характеристик струй. Показано, что различие между сверхзвуковыми струями, обтекающими криволинейную стенку и плоскую стенку, связано с различием между давлениями на внешней и внутренней границах этих струй. С использованием формул теории косого скачка определены угол наклона нерасчетной сверхзвуковой струи и ее газодинамические параметры на всех участках криволинейной стенки.   
Автор:  Н. И. Сидняев
Ключевые слова:  нерасчетная сверхзвуковая струя, вогнутая стенка, газодинамические параметры.
Стр:  1603

ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГАЗОВОЗДУШНЫХ СИСТЕМ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ
Предложены оригинальные методы совершенствования газовоздушных систем двигателей с турбонаддувом. Проведен анализ зависимостей скорости потока газа и локального коэффициента теплоотдачи в такой системе от времени. В качестве критериев оценки эффективности этих систем использовались степень турбулентности течения газа в них и осредненный коэффициент его теплоотдачи. Рассмотрены газодинамические и теплообменные характеристики различных модификаций указанных систем.  
Автор:  Л. В. Плотников, Б. П. Жилкин, Ю. М. Бродов
Ключевые слова:  поршневые двигатели внутреннего сгорания, двигатели с турбонаддувом, газовоздушные впускные и выпускные системы, газодинамика, теплообмен, пульсирующие потоки, степень турбулентности
Стр:  1612

ОБ ОДНОЙ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧЕ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА СЛАБОСЖИМАЕМЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Рассмотрено нестационарное одномерное течение слабосжимаемой жидкости по трубопроводу, описываемое нелинейной системой из двух дифференциальных уравнений в частных производных относительно расхода жидкости и давления в трубопроводе. Поставлена и решена обратная задача по определению давления и расхода жидкости в начале трубопровода, необходимых для пропуска заданного количества жидкости по трубопроводу при определенном давлении на его конце. Для решения этой задачи разработан метод нелокального возмущения граничных условий, в соответствии с которым исходная задача расщепляется в каждый дискретный момент времени на две последовательно решаемые задачи: граничную обратную задачу для дифференциально-разностного уравнения второго порядка относительно расхода жидкости и прямую дифференциально-разностную задачу для давления. Предложен вычислительный алгоритм для решения системы разностных уравнений и получена формула для приближенного определения расхода жидкости в начале трубопровода. На основе этого алгоритма проведены численные эксперименты для модельных задач.   
Автор:  Х. М. Гамзаев
Ключевые слова:  трубопроводный транспорт, слабосжимаемая жидкость, нестационарное течение, граничная обратная задача, дифференциально-разностная задача
Стр:  1622

APPLICATION OF AN INTEGRAL NUMERICAL TECHNIQUE FOR A TEMPERATUREDEPENDENT THERMAL CONDUCTIVITY FIN WITH INTERNAL HEAT GENERATION
A numerical study of convective heat transfer in a longitudinal fin with temperature-dependent thermal conductivity and internal heat generation is undertaken. Integral calculations are implemented on each generic element of the discretized problem domain. The resulting systems of nonlinear equations are solved efficiently because of the coefficient matrix sparsity to yield both the dependent variable and its flux. In order to validate the formulation, the effects of the thermogeometric parameter, nonlinearity due to the temperature-dependent thermal conductivity, and of the heat transfer coefficient on the fin temperature distribution are investigated. The results are found to be in agreement with those for similar problems described in the literature and with the physics of the problem.   
Автор:  O. O. Onyejekwe, G. Tamiru, T. Amha, F. Habtamu, Y. Demiss, N. Alemseged, B. Mengistu
Ключевые слова:  convective heat transfer, longitudinal fin, temperature-dependent thermal conductivity, systems of nonlinear equations, discretized problem domain, sparsity of coefficient matrix, integral calculations, generic element, thermogeometric parameter
Стр:  1629

ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕДНЫХ СПЛАВОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ХОЛОДНОЙ ПЛАЗМЫ ВОЗДУХА
Исследовано воздействие неравновесной низкотемпературной плазмы высокочастотного емкостного разряда в воздухе при давлении 133.3 МПа на структуру латуни и бериллиевой бронзы. Методом прицельной металлографии установлено отсутствие изменений в микроструктуре сплавов под воздействием плазмы. Показано, что основным эффектом воздействия плазмы является формирование статических искажений кристаллической решетки указанных материалов на уровне ~0.007 ⋅ 10–10 м.  
Автор:  А. Г. Анисович, И. И. Филатова, С. В. Гончарик
Ключевые слова:  неравновесная низкотемпературная плазма, микроструктура, статическое смещение, сплавы меди, напряженное состояние
Стр:  1637

ПОЛУЭМПИРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ В КОРОННОМ РАЗРЯДЕ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО РЕАКТОРА
Определены температуры в чехле и стримере коронного разряда в плазмохимическом реакторе при формировании полимерной пленки с углеродными наноразмерными частицами. Предложена полуэмпирическая методика оценки этих температур. Показано, что в случае, когда температура в объеме стримера составляет ~600o C, а в чехле короны — ~1400o C, в плазмохимическом реакторе формируются поликристаллические углеродные наночастицы, агломераты которых внедряются в полимерную пленку.   
Автор:  Е. А. Богослов, М. П. Данилаев, С. В. Дробышев, В. А. Куклин
Ключевые слова:  температура, плазмохимический реактор, барьерный коронный разряд, углеродные наночастицы
Стр:  1645

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ