ТOM 94, №6


ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК АЛЮМИНИЯ НА ДЕТОНАЦИОННЫЙ РЕЖИМ ГОРЕНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО КРЕМНИЯ С ТВЕРДОФАЗНЫМ ОКИСЛИТЕЛЕМ
Рассмотрено влияние добавок наночастиц алюминия в смеси наноструктурированного кремния с твердофазным окислителем на характеристики их высокоскоростного (детонационного) горения. Рассчитаны термодинамические характеристики горения систем алюминий–кремний–кислород и алюминий– кремний–перхлорат аммония, а также скорости Чепмена–Жуге и термодинамические характеристики горения твердофазных смесей наноструктурированного кремния с перхлоратом аммония и наночастицами алюминия с разным содержанием оксида алюминия в широком диапазоне составов. Установлено, что для мольных долей алюминия менее 0.33 в твердотопливной смеси система имеет характеристики высокоскоростного горения, свойственные смесям, обогащенным кремнием. Показано, что детонационное горение смесей алюминий–кремний–перхлорат натрия в этой области концентраций алюминия проходит со значительным дефицитом скорости (40–50%) относительно скорости детонации Чепмена–Жуге.   
Автор:  П. Н. Кривошеев, В. Н. Миронов, О. Г. Пенязьков, С. И. Футько
Ключевые слова:  детонационное горение, наноструктурированный кремний, твердофазный окислитель, газовзвесь частиц, наночастицы алюминия, кремний, перхлораты аммония и натрия, смесевое топливо, детонация Чепмена–Жуге, математическое моделирование.
Стр:  1411

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОГАСАНИЯ БЕЗГАЗОВОГО ГОРЕНИЯ ОБРАЗЦА КОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ПРИ ТЕПЛООТВОДЕ
На основе модели нестационарного безгазового горения состава самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, записанной в двухмерном осесимметричном приближении, проведено численное исследование распространения волны горения в коническом образце состава при наличии теплоотвода на его внешних границах с учетом гетерогенности структуры состава и зависимости диффузии реагентов от его температуры. Определены критическая величина теплоотвода, приводящая к срыву горения состава, и зависимость величины недогоревшего слоя его конического образца от интенсивности теплоотдачи и геометрических параметров образца.  
Автор:  А. Ю. Крайнов
Ключевые слова:  самораспространяющийся высокотемпературный синтез, реакционные ячейки, волна, погасание, математическое моделирование
Стр:  1423

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТИПИЧНЫХ ОГНЕТУШАЩИХ ЖИДКОСТЕЙ С ФРОНТОМ ГОРЕНИЯ ЛЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Приведены результаты экспериментальных исследований процессов локализации горения типичных лесных горючих материалов (хвои, листвы, их смеси с веточками) с использованием заградительной полосы из увлажненного слоя таких материалов, формируемой перед фронтами их термического разложения и горения. В качестве огнетушащих составов использованы вода, раствор бишофита, раствор ОС-5, суспензия бентонита и эмульсия пенообразователя. Относительные массовые и объемные концентрации примесей к воде выбирались в соответствии с диапазонами, типичными для современных систем пожаротушения. Показана возможность локализации горения указанных материалов за счет снижения их температуры путем аккумуляции теплоты водой, обладающей высокой теплоемкостью и претерпевающей эндотермические фазовые превращения, блокировки доступа окислителя и продуктов пиролиза в пламенную зону горения материалов путем формирования буферной зоны из относительно холодных паров воды и снижения концентрации продуктов термического разложения материалов в результате растекания огнетушащего состава по их поверхности и порам. Определены условия гарантированной локализации горения лесного массива при подаче в его заградительную полосу жидкостного состава в виде сплошного массива, струи и аэрозоля. Показано, что наиболее рациональным, с точки зрения минимального расхода жидкости и гарантированной локализации горения, является подача аэрозольного облака в заградительную полосу  
Автор:  Г. В. Кузнецов, К. О. Пономарев, А. В. Захаревич, П. А. Стрижак
Ключевые слова:  лесные горючие материалы, пиролиз, горение, заградительная полоса, огнетушащий состав, эмульсия, раствор, суспензия
Стр:  1430

ВИБРАЦИОННОЕ ГОРЕНИЕ — ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПУТЬ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ
Исследовано изменение температуры пламени в зависимости от режимов горения твердого биотоплива. Обнаружено снижение температуры пламени, а также увеличение плотности теплового потока при возникновении вибрационного горения. Приведены результаты исследования эмиссии радиоактивного 137Cs с дымовыми газами при различных режимах горения загрязненных радионуклидами твердых биотоплив в широком интервале температур. При вибрационном горении отмечено снижение эмиссии радиоактивного 137Cs с дымовыми газами.        Разработана теоретическая модель развития звуковых возмущений волны горения и ее влияние на теплообменные характеристики. Результаты исследований позволяют разработать рекомендации по сжиганию твердого биотоплива с лучшими экологическими характеристиками выбросов в атмосферу и с повышенными показателями теплообменных параметров, что улучшает эффективность работы топочных устройств на твердом биотопливе в генераторах тепла. Получена эмпирико-теоретическая зависимость для расчета теплообмена в трубе Рийке при вибрационном горении. Предложена модель расчета амплитуды возмущения для неустойчивостей в установках типа "емкость–труба".  
Автор:  О. Г. Стоник, В. Д. Гешеле, С. А. Ковалев
Ключевые слова:  вибрационное горение, температура пламени, акустическое излучение, вредные выбросы, радионуклиды
Стр:  1436

RESEARCH OF OPERATION OF EQUIPMENT FOR ULTRASONIC PURIFICATION OF EXHAUST GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES
This paper is devoted to analytical and experimental modeling of the method of ultrasonic purification of recycled exhaust gases of internal combustion engines. The scheme of the experimental stand and the procedure for conducting the experiment are given. The data on determination of the coagulation coefficient are presented.  
Автор:  Kadyrov A., Pak I., Ganyukov A., Imanov M., Balabekova K.
Ключевые слова:  ultrasonic purification, coagulation, ultrasonic oscillations, internal combustion engine
Стр:  1442

ВОЛНОВАЯ ДИНАМИКА ПАРО-КАПЕЛЬНОЙ СМЕСИ В АКУСТИЧЕСКОМ РЕЗОНАТОРЕ
Описаны режимы продольных колебаний смеси, состоящей из пара и мелкодисперсной капельной фракции, в плоском канале с учетом конденсации пара и испарения капель. Рассмотрен режим полного испарения капель, а также режим, при котором происходит конденсация пара в процессе колебаний смеси и рост средней плотности дисперсной фазы в ней. Для описания движения несущей среды использована система уравнений движения вязкого сжимаемого теплопроводного газа, в которых учитывается обмен массой, импульсом и энергией между паром и дисперсной фазой, описываемой системой уравнений газодинамического типа с учетом межфазного обмена массой, импульсом и энергией с несущей средой. Система уравнений паро-капельной смеси представляется в обобщенных криволинейных координатах и решается явным методом Мак-Кормака с расщеплением пространственного оператора по направлениям с использованием схемы нелинейной коррекции на каждом временном шаге  
Автор:  А. Л. Тукмаков
Ключевые слова:  паро-капельная смесь, несущая среда, уравнения Навье–Стокса, явная схема МакКормака, равновесная модель фазовых переходов, испарение, конденсация
Стр:  1449

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННО-КОНДУКТИВНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА ПУТЕМ БЕСКОНТАКТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ. ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛООБМЕНА ДЛЯ НЕПРОЗРАЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Проведены комплексные теоретико-экспериментальные исследования процессов теплопереноса в материалах сложной структуры при невозможности измерения состояния системы во внутренних точках. Решена задача одновременного определения коэффициента теплопроводности непрозрачного материала, коэффициента его теплообмена с внешней средой и поглощенного материалом теплового потока  
Автор:  А. В. Ненарокомов, Д. С. Семенов
Ключевые слова:  модель теплопереноса, гипертермия, биологические ткани, обратная задача теплообмена
Стр:  1458

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОСВЯЗАННОГО ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА С УЧЕТОМ ДВУХФАЗНОГО ЗАПАЗДЫВАНИЯ
Получена система дифференциальных уравнений взаимосвязанного тепломассопереноса в условиях нелокального равновесия, в которой учитываются скорости и ускорения движущих сил (градиентов соответствующих величин и вызываемых ими потоков теплоты и массы), при совместном протекании неизотермической диффузии и теплопроводности. Система уравнений включает производные второго порядка по времени и смешанные производные в произведении с соответствующими коэффициентами релаксации взаимодействующих потоков и их движущих сил (двукратное запаздывание). Анализ численного решения полученной системы показал, что граничные значения для температуры и концентрации не могут быть приняты мгновенно, поскольку процесс их установления занимает некоторое время, в течение которого они возрастают от нуля до величин, заданных граничными условиями краевой задачи. Из сравнения решений с учетом и без учета двукратного запаздывания следует, что максимальное их различие наблюдается на начальном участке времени, в течение которого происходит установление граничных температур и концентраций. Следовательно, решения классических уравнений взаимосвязанного тепломассопереноса, полученные без учета релаксационных явлений, в диапазоне времени установления граничных условий не могут быть использованы из-за неадекватного описания ими реальных физических процессов.  
Автор:  А. В. Еремин, И. В. Кудинов, В. А. Кудинов, Е. В. Стефанюк
Ключевые слова:  взаимосвязанный тепломассоперенос, релаксация, движущие силы, потоки, двукратное запаздывание), соотношения взаимности Онзагера, численное решение, граничные условия, потоки теплоты и массы
Стр:  1465

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ РАБОЧЕГО УЧАСТКА ДИСПЕРГИРОВАННЫМ ПОТОКОМ
Представлены результаты экспериментального исследования возможности применения диспергированных двухкомпонентных потоков теплоносителя для съема тепла с элементов конструкций термоядерных установок и реакторов с высокой плотностью энергии. На основе массива экспериментальных данных получено критериальное уравнение для теплоотдачи от поверхности с высокой температурой к диспергированному двухкомпонентному теплоносителю. Установлено существование двух режимов теплообмена в зависимости от температуры охлаждаемого конструктивного элемента и подтверждена перспективность этого метода рекуперации энергии конструкций, взаимодействующих с высокотемпературной плазмой  
Автор:  С. В. Мирнов, А. Н. Варава, А. В. Вертков, А. В. Дедов, А. В. Захаренков, И. Е. Люблинский, А. Т. Комов, Ю. В. Сморчкова
Ключевые слова:  дивертор, плазма, односторонний нагрев, диспергированный поток, охлаждение, теплообмен, коэффициент теплоотдачи, экспериментальные исследования
Стр:  1471

ДВИЖЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА И УПРУГО-НАПРЯЖЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ ОКСИДНОЙ ПЛЕНКИ ПРИ ИНДУКЦИОННОЙ ПЛАВКЕ
Методом прямого численного моделирования исследовано взаимосогласованное движение расплава металла и оксидной пленки на его поверхности, находящейся в упруго-напряженном состоянии, при индукционной плавке металла в цилиндрическом тигле. Для различных режимов плавки приведены структуры течений расплава и проанализированы состояния его поверхности. Записано уравнение баланса объемных сил в пленке, покрывающей всю поверхность расплава, и получены уравнения для ее смещений и деформаций с соответствующими граничными условиями. На основе экспериментальных данных оценены упругие свойства пленки. Для типичных технологических режимов плавки металлов продемонстрирована связь движения расплава металла вблизи его поверхности с объемными силами, возникающими в пленке на поверхности расплава, и ее механическими напряжениями и деформациями. Анализ данных вычислительного эксперимента показал корректность разработанной модели и ее применимость для описания упругих напряжений в пленке на поверхности расплава. Описано влияние параметра диффузии магнитного поля в расплаве и числа Гартмана на упругие деформации пленки на его поверхности и прослежена их связь со структурой течения расплава  
Автор:  И. Л. Никулин, В. А. Демин, А. В. Перминов
Ключевые слова:  индукционная плавка, расплав металла, переменное магнитное поле, диффузия, тепловая конвекция, сила Лоренца, оксидная пленка, механические напряжения, эластичность
Стр:  1477

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБЛАСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ЧЕРЕЗ СМАЗАННЫЙ КОНТАКТ С УЧЕТОМ ТЕПЛОЭКРАНИРУЮЩЕГО ЭФФЕКТА МАСЛЯНЫХ ПЛЕНОК
Исследования направлены на изучение экранирующего действия тонких масляных пленок при прохождении через них теплового потока, условий его возникновения и пространственно-временной области распространения через разнородные среды с учетом их приведенных теплофизических характеристик. В статье представлены теоретические расчеты и экспериментальные исследования, проведенные на специальном устройстве собственной разработки. Рассмотрено влияние толщины масляной пленки, амплитуды и времени воздействия теплового импульса на скорость его распространения одновременно через смазанный и несмазанный контакты. Результаты наблюдений за характером распространения теплового потока позволили сделать вывод о том, что тепловой поток, выделяемый, например, в результате фрикционного взаимодействия на микроскопическом контакте, отличается высокой плотностью и распространяется со значительной скоростью преимущественно в направлении с наименьшим термическим сопротивлением, обусловленным теплофизическими характеристиками и температурным потенциалом материала. Учитывая, что процессы протекают на микроскопическом уровне, то такими материалами являются тонкие граничные пленки (масляные, оксидные, напыленные и др.) толщиной, сопоставимой с высотой микронеровностей  
Автор:  Д. А. Попов, А. М. Кадырметов, А. С. Пустовалов
Ключевые слова:  тепловой поток, граничные пленки, теплоэкранирующий эффект, распространение теплового потока
Стр:  1489

IN-LIQUID PLASMA RECYCLING METHOD OF ZINC OXIDE NANOPARTICLES
Zinc nanoparticles applied in the production of zinc–air batteries provide the highest specific energy among various metal–air combinations used in batteries in practice. Recent technical advances provide an opportunity to successfully solve the problems experienced during the early development of batteries of this type. For example, there is a major limitation in recharging cycles due to the massive formation of zinc oxide. In the present work, a reduction process is proposed on the basis of the use of alcohol solvent by applying microwave in-liquid plasma. The occurrence of reduction was confirmed by calculating the chemical potential of ethanol and methanol as well as spectra of plasma emission in the temperature range 1500–2000 K. Characterization of synthesized nanoparticles was carried out by energy-dispersive X-ray spectrometry and transmission electron microscopy.  
Автор:  Amaliyah N. , Rahim I. , Eka Putra A. E. , Mukasa S. , Nomura S. , Toyota H.
Ключевые слова:  zinc nanoparticles, in-liquid plasma, alcohol solvent, reduction, microwave plasma
Стр:  1501

СТРУКТУРА ОТРЫВНОГО ГАЗОКАПЕЛЬНОГО ТЕЧЕНИЯ И ТЕПЛОПЕРЕНОС В ОСЕСИММЕТРИЧНОМ КОНФУЗОРЕ
Представлены результаты численного исследования влияния отрицательного продольного градиента давления, возникающего в месте внезапного расширения трубы с осесимметричным конфузором, на структуру турбулентного газокапельного течения и теплоперенос в конфузоре. Показано, что благоприятный градиент давления в трубе оказывает существенное влияние на характеристики течения и теплоперенос в конфузоре. Увеличение угла сужения конфузора приводит к значительному подавлению турбулентности течения в нем (более чем в четыре раза по сравнению с газокапельным течением после внезапного расширения трубы при φ = 0о). Установлено, что длина зоны рециркуляции течения в конфузоре существенно уменьшена (на 30%) по сравнению с отрывным безградиентным газокапельным потоком в трубе (φ = 0о), а координата максимума теплообмена в нем незначительно смещена вниз по течению и практически совпадает с точкой присоединения двухфазного потока.   
Автор:  Пахомов М. А., Терехов В. И.
Ключевые слова:  тепломассоперенос, турбулентность, конфузор, отрыв потока, внезапное расширение, численное моделирование
Стр:  1507

МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ В УСТРОЙСТВАХ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ШУМА БЫСТРОДВИЖУЩИХСЯ ГАЗОВЫХ СРЕД ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Рассмотрены особенности моделирования термогазодинамических процессов в приборах снижения уровня шума выстрела стрелкового оружия. Проведено моделирование крупных вихрей нестационарного турбулентного течения пороховых газов в надульном устройстве снижения шума с глушителем, представляющим собой профилированный многокамерный канал, объем камер которого уменьшается по направлению к выходному сечению. Представлены результаты качественного и количественного исследования процесса зарождения, развития и затухания ударно-волновой картины течения, формирующейся при выстреле из сигнального пистолета  
Автор:  К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, Д. Э. Львов, П. С. Чернышов
Ключевые слова:  численное моделирование, турбулентное течение, многокамерный канал, выстрел, шум, глушитель, ударная волна
Стр:  1518

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОДЕ СУПЕРКАВИТИРУЮЩИХ УДАРНИКОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ РАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Представлены результаты экспериментально-теоретического исследования движения в воде суперкавитирующих ударников из стали, сплавов алюминия и вольфрама (ВНЖ) в широком диапазоне скоростей. Выполнены оценки диапазонов скоростей входа в воду, в которых исследуемые суперкавитирующие ударники из различных материалов не разрушаются и сохраняют исходную форму. Получены экспериментальные и расчетные данные о величине отклонения траекторий друг от друга двух стартующих одновременно суперкавитирующих ударников на начальном участке группового движения в воде в зависимости от материалов их изготовления.   
Автор:  С. А. Афанасьева, И. С. Бондарчук, В. В. Буркин, А. С. Дьячковский, А. Н. Ищенко, К. С. Рогаев, А. Ю. Саммель, А. Д. Сидоров, Е. Ю. Степанов, А. В. Чупашев
Стр:  суперкавитирующий ударник, материал изготовления, скорость метания, высокоскоростной вход в воду, групповое движение в воде

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ДЕТОНАЦИОННЫХ ВОЛН В НЕОДНОРОДНОЙ ПО ОБЪЕМНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ПУЗЫРЬКОВОЙ ЖИДКОСТИ
Исследовано распространение детонационных волн в плоском прямоугольном канале, заполненном пузырьковой горючей жидкостью с неоднородным распределением объемного содержания газовой фазы. Показано, что неоднородность газовой фазы приводит к фокусировке волны давления в область большего объемного содержания и последующему инициированию пузырьковой детонации. Установлено, что из-за неоднородности газовой фазы происходит снижение амплитуды инициирующей волны, способной возбудить детонацию  
Автор:  И. К. Гималтдинов, А. А. Гималтдинова, Е. Ю. Кочанова
Ключевые слова:  пузырьковая жидкость, волны, двумерность, срыв детонации, канал сложной формы
Стр:  1538

УПРАВЛЕНИЕ КОНВЕКТИВНЫМ И ЛУЧИСТЫМ ТЕПЛООБМЕНОМ В ПОРИСТЫХ МЕТАМАТЕРИАЛАХ И НА МЕТАПОВЕРХНОСТЯХ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ
В настоящее время интенсивно развиваются исследования по метаматериалам, обладающим уникальными свойствами, зависящими от их микро- и наногеометрии. Аддитивные технологии, в особенности селективное лазерное сплавление, открывают широкие возможности по созданию таких металлических метаматериалов. В представленной работе исследуются процессы теплообмена в метаматериалах с микро-геометрией типа гироид  
Автор:  А. С. Борейшо, Г. Т. Джгамадзе, А. А. Моисеев, А. В. Савин, П. Г. Смирнов, С. С. Смоленцев, А. А. Филатов
Ключевые слова:  селективное лазерное сплавление, метаматериалы, модель турбулентности k–ω SST, конвективный теплообмен, метод крупновихревого моделирования (LES), число Нуссельта, радиационный теплообмен, излучательная способность
Стр:  1545

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕНАСЫЩЕННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ В НАБУХАЮЩИХ ПОЧВОГРУНТАХ НА ПРИМЕРЕ ЗАДАЧИ О КАПИЛЛЯРНОМ ПОДЪЕМЕ
Разработана математическая модель ненасыщенной фильтрации в набухающих почвогрунтах в условиях постоянства объема среды в целом. На базе разработанной модели получено решение задачи о капиллярном подъеме влаги в набухающих почвогрунтах, выявлены характерные особенности процесса. Проведена серия экспериментов по капиллярному подъему влаги в набухающих и ненабухающих почвогрунтах. Проведено сравнение решений задачи о капиллярном подъеме с экспериментальными данными. Показано хорошее согласие экспериментальных данных с решениями соответствующих краевых задач.  
Автор:  Н. Е. Галиуллина, М. Г. Храмченков, Р. М. Усманов
Ключевые слова:  влагоперенос, почвогрунт, основная гидрофизическая характеристика почвы, фильтрация, капиллярный подъем
Стр:  1553

ВЛИЯНИЕ НЕОДНОРОДНОСТИ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ НА ДИНАМИКУ РАЗВИТИЯ МЕЖФАЗНЫХ КОНТАКТОВ ПРИ ДВУХФАЗНЫХ ТЕЧЕНИЯХ С ВЯЗКИМИ И КАПИЛЛЯРНЫМИ ПАЛЬЦАМИ
Проводится исследование влияния действия капиллярных и вязких сил на динамику развития двух типов межфазных контактов "нагнетаемая жидкость–вытесняемая жидкость" и "нагнетаемая жидкость– твердое тело" при двухфазных течениях в пористых средах с различной неоднородностью поровой структуры. Проводится установление связи между динамикой развития межфазных границ, распределением жидкостей в поровом пространстве образцов и средним размером поровых каналов, заполненных нагнетаемым флюидом. Для моделирования двухфазного течения в данной работе используются решеточные уравнения Больцмана совместно с Multi-relaxation time оператором столкновений, а также модель градиента цветового поля для описания эффектов межфазного взаимодействия. Соотношение между капиллярными и вязкими силами контролируется при помощи скорости течения и межфазного натяжения. Вычислительные эксперименты проводятся на искусственно созданных цифровых моделях пористых сред с использованием алгоритма Монте-Карло. Неоднородность пористых структур численно описывается при помощи коэффициента беспорядочности, вычисляемого как стандартное отклонение локальной пористости, измеренной в ячейках Вороного. Установлен линейный закон развития удельной длины межфазных контактов "жидкость–жидкость" и "жидкость–твердое тело". Параметры двухфазного потока и неоднородность поровой структуры воздействуют только на динамику развития длины границы раздела. Увеличение неоднородности поровой структуры способствует росту среднего размера поровых каналов, заполненных нагнетаемой жидкостью. Коэффициент беспорядочности оказывает незначительное влияние на динамику развития контакта "жидкость–жидкость" и отрицательное воздействие на динамику развития границы раздела "жидкость–твердое тело". При переходе от течения с вязкими пальцами к режиму с капиллярными пальцами наблюдается значительное снижение динамики развития контакта "жидкость–жидкость" и возрастание динамики развития границы раздела "жидкость–твердое тело"  
Автор:  Т. Р. Закиров, М. Г. Храмченков
Ключевые слова:  межфазные контакты, двухфазные течения, пористые среды, неоднородность, решеточные уравнения Больцмана
Стр:  1560

КОМПЬЮТЕРНАЯ ДИАГНОСТИКА ПРОЦЕССА ДВУСТОРОННЕГО ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ СУХОГО ТРЕНИЯ
Рассматривается процесс двустороннего прессования порошковых материалов, обладающих пластичностью и сжимаемостью. Учитывается наличие сухого внешнего трения между материалом и боковыми стенками пресс-формы, что определяет сильную нелинейность рассматриваемой задачи. На основе компьютерной анимации с использованием специализированных графических программных пакетов получены наглядные представления о кинетике уплотнения материала, выявлены качественные особенности стадийного развития распространения волны уплотнения по объему материала, обусловленные трехмерным нестационарным характером процесса прессования. Для расчета напряженно-деформированного состояния порошкового материала использовалась линейная комбинация моделей Флека–Куна–МакМикинга и Гурсона–Твергарда–Нидлмана, позволяющая учитывать широкий диапазон изменения пористости материалов. Численное решение задачи осуществлялось с применением конечно-элементного анализа с использованием изопараметрических элементов. Приращение пластических деформаций на каждом шаге определялось из нелинейных уравнений пластического течения. Исследованы распределения эквивалентных напряжений и величины объемных пластических деформаций в материале, а также показана неравномерность относительной плотности по высоте и по радиусу заготовки в конце периода прессования. Полученные результаты имеют актуальность для прогнозирования оптимальных режимов процесса двустороннего прессования в условиях сухого трения  
Автор:  С. В. Карпов, А. М. Столин, Л. С. Стельмах
Ключевые слова:  порошковый материал, двустороннее прессование, компактирование, трение, моделирование, модель Флека–Куна–МакМикинга, модель Гурсона–Твергарда–Нидлмана
Стр:  1576

ИССЛЕДОВАНИЕ СМАЧИВАНИЯ ГИДРОФОБНЫХ И ГИДРОФИЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ
Представлена технология формирования супергидрофобного покрытия, основанная на комбинации механического продавливания и осаждения из газовой фазы наночастиц углерода. Измерены краевые углы для гидрофобных покрытий. Исследованы транспортные свойства гидрофильных пористых покрытий из наночастиц оксида алюминия. Предложен метод увеличения высоты подъема жидкости с помощью формирования в покрытии микротраншей. Измерена высота капиллярного подъема для покрытий с микротраншеями  
Автор:  Ю. А. Кузма-Кичта, Н. С. Иванов, Д. В. Чугунков, А. В. Лавриков
Ключевые слова:  гидрофобность, гидрофильность, капиллярный подъем, краевой угол, смачивание, транспорт жидкости, конденсация, испарение
Стр:  1583

РАСПРОСТРАНЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В ВОДОНАСЫЩЕННОЙ ПОРИСТОЙ СРЕДЕ, ОБРАЗОВАННОЙ ГАЗОВЫМ ГИДРАТОМ
Изучено распространение акустических волн в пористой среде, скелет которой представляет собой газовый гидрат, а поры заполнены водой. Записана система уравнений, описывающая распространение акустических волн в такой пористой среде. Получено дисперсионное уравнение, на основе которого проанализированы фазовая скорость звука и декремент затухания акустических волн. Выведены и исследованы коэффициенты отражения и прохождения на границах "жидкость–пористая среда" и "пористая среда–жидкость". На основе дисперсионного уравнения, соответствующих коэффициентов отражения и прохождения исследовано распространение импульсов конечной длительности в пористой среде. Показана возможность оценки толщины газогидратного пласта с помощью акустических волн  
Автор:  В. Л. Дмитриев, И. Г. Хусаинов, И. К. Гималтдинов
Ключевые слова:  акустические волны, пористая среда, газовый гидрат, дисперсионное соотношение, коэффициенты отражения и прохождения, быстрое преобразование Фурье
Стр:  1597

ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОТЫ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ КОНВЕКЦИИ В СМЕСЯХ ЖИДКОСТЕЙ С ОГРАНИЧЕННОЙ ВЗАИМНОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ
Рассмотрена задача о конвективной устойчивости механического равновесия смеси жидкостей с ограниченной взаимной растворимостью в пористой среде. Предполагается, что в исходном состоянии механического равновесия смесь заполняет горизонтальный пористый слой и разделена на две фазы: верхнюю легкую и нижнюю тяжелую. На нижней границе слоя поддерживается бόльшая температура, чем на верхней границе. Изучено влияние теплоты фазового перехода и отношения плотностей фаз на условия возникновения конвекции и структуру возникающих течений  
Автор:  М. М. Рамазанов, Н. С. Булгакова
Ключевые слова:  теплота фазового перехода, фильтрационная конвекция, смеси жидкостей с ограниченной растворимостью
Стр:  1606

ОСОБЕННОСТИ СОВМЕСТНОЙ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ КАРБОНИЗАЦИИ КУРИНОГО ПОМЕТА И ДРЕВЕСНЫХ ОПИЛОК
Выполнено экспериментальное исследование совместной гидротермальной карбонизации куриного помета и древесных опилок в кипящем слое в среде перегретого водяного пара. Определено влияние температуры на продолжительность процесса гидротермальной карбонизации и установлен состав неконденсируемых газообразных продуктов карбонизации  
Автор:  Р. Л. Исьёмин, С. Н. Кузьмин, А. В. Небываев, Н. С. Муратова , А. В. Михалев, О. Ю. Милованов, В. С. Кох-Татаренко, Ю. С. Теплицкий, Э. К. Бучилко, Е. А. Пицуха, А. Ж. Гребеньков, Ф. Мариас
Ключевые слова:  гидротермальная карбонизация, кипящий слой, перегретый пар, куриный помет, древесные опилки, неконденсируемые газы, биоуголь
Стр:  1617

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ХИМИЧЕСКИ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
Рассматривается актуальная проблема создания эффективной тепловой защиты объектов различного назначения от прямого внешнего высокотемпературного воздействия. В работе предложено решение задачи идентификации теплофизических свойств разлагающихся в ходе химического взаимодействия материалов, применяемых в теплозащитных конструкциях. Допустимые температурные кондиции защищаемого объекта обеспечиваются с помощью многокомпонентного теплозащитного покрытия, компоненты которого при достижении температурного порога вступают в двухступенчатую эндотермическую реакцию с поглощением избыточного количества теплоты. Подлежащие идентификации теплофизические характеристики теплозащитного покрытия определены решением соответствующей обратной задачи теплопроводности, сформулированной в минимаксной вариационной форме относительно невязки результатов теплофизического эксперимента и математического моделирования. Параметризация идентифицируемой эквивалентной теплоемкости сужает область поиска решений до множества кусочно-непрерывных функций и сводит поставленную исходную вариационную задачу к параметрической задаче полубесконечной оптимизации, решение которой, основанное на достаточно общих альтернансных свойствах оптимальной температурной невязки, позволяет обеспечить минимизацию этой невязки в равномерной метрике оценивания  
Автор:  Н. С. Альдебенев, С. Ю. Ганигин, Д. А. Деморецкий, А. Н. Дилигенская, М. Ю. Лившиц
Ключевые слова:  тепловая защита, теплофизические свойства, краевая задача, идентификация, теплозащитное покрытие, обратная задача
Стр:  1625

РАДИАЦИОННО-ОПТИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОЛОКНИСТОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ НА ОСНОВЕ ОКСИДА КРЕМНИЯ
Приведены результаты расчетно-экспериментального определения спектральных оптических параметров — показателей рассеяния и поглощения двух видов волокнистой теплоизоляции на основе диоксида кремния. Рассмотрены материалы, изготовленные на основе как кварцевых, так и кремнеземных волокон. Оптические параметры в диапазоне длин волн 1–4.7 мкм определялись путем решения обратной задачи по экспериментальным данным для спектрального коэффициента полного отражения. Обратная задача решалась минимизацией функционала невязки между экспериментальными и расчетными спектрами коэффициентов отражения слоев материала нескольких толщин. Спектры коэффициента полного отражения измерялись на Фурье-спектрометре с интегрирующей сферой в диапазоне длин волн 1–18 мкм. Для расчета спектрального коэффициента отражения был использован метод инвариантного погружения. По спектральным оптическим параметрам оценены коэффициент радиационной теплопроводности в приближении Росселанда и интегральная излучательная способность слоев материала разных толщин в диапазоне температур 20–1100oС. Рассчитанный коэффициент радиационной теплопроводности сравнивается с экспериментальными данными по эффективной теплопроводности, измеренной методом квазистационарного теплового режима  
Автор:  Миронов Р. А., Гайденко В. О., Забежайлов М. О., Томчани О. В., Черепанов В. В., Алифанов О. М.
Ключевые слова:  оптические свойства волокнистой теплоизоляции, частично прозрачные материалы, обратные задачи переноса излучения, радиационно-кондуктивный теплоперенос
Стр:  1635

ВЛИЯНИЕ ПРОТОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ TiZrSiN И ИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Методом реактивного магнетронного распыления сформированы наноструктурированные покрытия TiZrSiN на различных типах подложек в режимах с недостатком и стехиометрической концентрацией азота. Методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеноструктурного фазового анализа определено структурно-фазовое состояние исходных покрытий, их толщины, а также морфология. С использованием наноиндентирования по методике Оливера и Фарра, а также трибомеханических испытаний определены твердость, модуль Юнга и коэффициент трения покрытий. Проведено облучение исследуемых покрытий TiZrSiN ионами водорода H+ с энергией 500 кэВ в диапазоне флюенсов от 1 ⋅ 1016 до 1 ⋅ 1017 ион/см2 на ускорительном комплексе AN 2500. Установлено, что наноструктурированные покрытия TiZrSiN, нанесенные в режимах недостатка и стехиометрии азота, являются радиационно-стойкими и потенциально перспективными для эксплуатации как защитных на корпусах малых летательных аппаратов на орбите Земли и в условиях открытого космоса  
Автор:  Ф. Ф. Комаров, С. В. Константинов, В. А. Зайков, В. В. Пилько
Ключевые слова:  наноструктурированные покрытия TiZrSiN, структурно-фазовое состояние, трибомеханические свойства, наноиндентирование, радиационная стойкость
Стр:  1645

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА И НАНОЧАСТИЦ КОБАЛЬТА, ТИТАНА И КРЕМНИЯ
Представлены результаты исследований строения и свойств композиционных материалов на основе политетрафторэтилена и наполнителей, представляющих собой композиты из ультрадисперсного политетрафторэтилена и наночастиц титана и кремния, полученных пиролитическим переделом смеси порошков политетрафторэтилена и фторидов (NH4)2SiF6 и (NH4)2TiF6, а также с наночастицами кобальта, полученными методом термического разложения нитрата кобальта на поверхности микрогранул политетрафторэтилена. Исследования методами PCА, РФА, ИК-спектроскопии позволили установить состав и строение наночастиц, содержащих Со, Ti, Si, и их взаимодействие с полимерной матрицей. Кроме того, были изучены диэлектрические и теплофизические свойства полученных композитов.       Методами дифференциальной сканирующей калориметрии и построения диаграмм изометрического нагрева были определены теплостойкость и внутренние ориентационные напряжения. Данные теплопроводности получены с применением информационно-измерительной системы неразрушающего контроля теплофизических свойств твердых материалов. Измерения диэлектрической проницаемости композитов выполнялись бесконтактным методом в плоском конденсаторе, оценка износостойкости — в режиме абразивного износа. В результате проведенных исследований выявлены особенности свойств композитов в зависимости от типа и концентрации неорганического наполнителя и технологии получения композитов. Созданные композиты по ряду характеристик (деформационной теплостойкости, коэффициенту теплопроводности и износостойкости) превосходят исходный политетрафторэтилен.  
Автор:  Г. С. Баронин, В. М. Бузник, С. В. Мищенко, Д. О. Завражин
Ключевые слова:  нанокомпозиты на основе фторполимера, наночастицы кобальта, титана и кремния, триботехнические, теплофизические, диэлектрические свойства
Стр:  1655

MAGNETOTHERMOELASTIC WAVES IN A ROTATING ORTHOTROPIC MEDIUM WITH DIFFUSION
In this paper, the governing partial differential equations for a rotating orthotropic magnetothermoelastic medium with diffusion are proposed on the basis of the Lord–Shulman theory of generalized thermoelasticity and the velocity equation is obtained. The plane wave solution of this equation is indicative of the existence of four quasi-plane waves, namely, quasi-longitudinal displacement (qLD), quasi-thermal (qT), quasi-mass diffusion (qMD), and quasi-transverse displacement (qTD) waves. The real values of the wave speeds are calculated for a particular material, and the effects of anisotropy, as well as of the diffusion, magnetic, and rotation parameters and the angle of incidence on the speeds are shown graphically.  
Автор:  A. K. Yadav
Ключевые слова:  thermoelasticity, orthotropic medium, diffusion, rotation, magnetic field, speed, plane waves
Стр:  1663

РЕЗУЛЬТАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ БИОЧАРА, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ УСКОРЕННОЙ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ КАРБОНИЗАЦИИ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД
Выполнено исследование ускоренной гидротермальной карбонизации осадка сточных вод в кипящем слое в среде перегретого водяного пара. Показано, что увеличение температуры процесса не влияет на его продолжительность, но оказывает значительное влияние на состав неконденсируемых газов. Исследована активация биочара в гидроксиде калия при температуре 750o С и соотношениях между биочаром и КОН 1:1.5, 1:2 и 1:3. Показано, что концентрация КОН практически не влияет на сорбционные характеристики полученного продукта, который более пригоден для использования в качестве улучшителя почвы.  $nbsp;
Автор:  Н. С. Муратова, Р. Л. Исьёмин, А. В. Мележик, С. Н. Кузьмин, А. В. Небываев, А. В. Михалёв, О. Ю. Милованов, В. С. Кох-Татаренко, Ю. С. Теплицкий, Э. К. Бучилко, Е. А. Пицуха, А. Ж. Гребеньков
Ключевые слова:  гидротермальная карбонизация, кипящий слой, перегретый пар, сточные воды, химическая активация, адсорбция
Стр:  1591

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ