ТОМ 95, №5

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦ В ПОТЕНЦИАЛЬНОМ СИЛОВОМ ПОЛЕ С УЧЕТОМ СЛУЧАЙНЫХ ФЛУКТУАЦИЙ СКОРОСТИ СРЕДЫ
Изучается хаотическое движение частиц в потенциальном силовом поле под влиянием цветного шума. Привлекаются два принципиально различных подхода. В первом случае в рамках подхода Эйлера выводится замкнутое уравнение для функции плотности распределения случайной координаты частицы в потенциальном поле. Предложена консервативная разностная схема для решения нестационарного уравнения для функции плотности вероятности в бимодальном потенциале. Второй — подход Лагранжа — основан на прямом численном интегрировании системы стохастических обыкновенных дифференциальных уравнений, описывавших смещение частицы, и случайном поле скорости среды. Путем осреднения ансамбля хаотических траекторий частиц моделируется динамика изменения эмпирической функции плотности вероятности в бимодальном потенциале. Результаты моделирования динамики функции плотности вероятности, полученной двумя различными способами, удовлетворительно согласуются.  
Автор:  И. В. Деревич, А. К. Клочков
Ключевые слова:  функция плотности вероятности, стохастическое обыкновенное дифференциальное уравнение, консервативная разностная схема, цветной шум, бимодальный потенциал.
Стр:  1111

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА
Рассмотрен процесс регенеративного теплообмена и получены его оптимальные параметры: распределение длительности полуциклов, минимум поверхности контакта потоков с насадкой в теплообменнике, суммарная продолжительность цикла. Найдено производство энтропии в таком процессе. Построена область допустимых режимов регенеративного теплообменника.  
Автор:  Цирлин А. М., Мазиков А. А.
Ключевые слова:  регенеративный теплообмен, полуциклы, коэффициент теплопередачи, производство энтропии, оптимизация
Стр:  1122

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ СЛОЕ ПОЛИМЕРНОГО ДИЭЛЕКТРИКА
Сформулирована нелинейная одномерная задача установившейся теплопроводности при постоянной разности электрических потенциалов на внутренней и внешней поверхностях цилиндрического слоя полимерного диэлектрика с зависящими от температуры коэффициентом теплопроводности и удельным электросопротивлением. Принято фиксированное значение температуры на внутренней поверхности этого слоя и задано суммарное термическое сопротивление между его внешней поверхностью и окружающей средой. Формулировка задачи преобразована к интегральным соотношениям, позволяющим рассчитать распределения температуры и напряженности электрического поля по толщине слоя. Приведен пример количественного анализа этих распределений для слоя из сшитого полиэтилена. Результаты такого анализа позволяют определить возможные области применения полимерных диэлектриков в различных электротехнических устройствах, в том числе в качестве электроизоляции высоковольтных кабелей постоянного напряжения, и установить условия возникновения теплового пробоя слоя диэлектрика.  
Автор:  В. С. Зарубин, Г. Н. Кувыркин, И. Ю. Савельева
Ключевые слова:  нелинейная задача теплопроводности, полимерный диэлектрик, электроизоляция высоковольтных кабелей, интегральные соотношения
Стр:  1129

КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ПРЕДСОПЛОВОМ ОБЪЕМЕ ТВЕРДОТОПЛИВНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ С УТОПЛЕННЫМ СОПЛОМ
Рассматриваются вопросы математического моделирования процессов теплообмена в предсопловом объеме твердотопливного ракетного двигателя с зарядом со звездообразной формой поперечного сечения и утопленным поворотным соплом. Методами математического моделирования решается квазистационарная пространственная сопряженная задача теплообмена. Сравнение результатов численного моделирования с известными экспериментальными данными показало корректность предложенных моделей, схем и алгоритмов. Исследованы топологические особенности структуры потока вязкого сжимаемого теплопроводного газа вблизи входной поверхности утопленного сопла и их влияние на конвективный теплообмен в предсопловом объеме твердотопливного ракетного двигателя. Для рассмотренной компоновки твердотопливного ракетного двигателя предложены критериальные уравнения для оценки безразмерного коэффициента теплоотдачи в области утопленного сопла. Проведенная верификация полученных зависимостей на известных экспериментальных данных подтверждает корректность предложенных критериальных уравнений. Выявлено и показано, что применение известных распространенных эмпирических зависимостей Эккерта и Крауссольда не позволяет корректно оценить величину тепловых потоков вблизи непроницаемых поверхностей камеры сгорания двигателя. По результатам расчетов предложены критериальные уравнения для расчета числа Нуссельта (Nusselt number) в особых точках на входной поверхности утопленного сопла и на торце заряда.    
Автор:  Б. Я. Бендерский, А. А. Чернова
Ключевые слова:  твердотопливный ракетный двигатель, предсопловой объем, утопленное сопло, звездообразный заряд, математическое моделирование, теплообмен, критериальные уравнения, число Нуссельта
Стр:  1139

ТЕПЛОПЕРЕНОС В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ ТИГЛЕ С ЖИДКИМ МЕТАЛЛОМ ПРИ ПООЧЕРЕДНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕГО БЕГУЩЕГО И ВРАЩАЮЩЕГОСЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
Описаны экспериментальные исследования процесса теплопередачи в цилиндрической емкости с жидким галлием при поочередном воздействии на него бегущим и вращающимся магнитными полями. В эксперименте создавался процесс двунаправленного МГД-перемешивания жидкого металла, похожий на процесс перемешивания в горячем верхе кристаллизатора машины непрерывного литья круглых слитков из алюминия и его сплавов. Для управления фронтом направленной кристаллизации слитка течение должно быть симметричным относительно продольной оси. В эксперименте реализовано поочередное воздействие бегущего и вращающегося магнитных полей, обеспечивающее такую симметрию генерируемого течения. Тепло передавалось от нагревателя на поверхности сплава к термостатированному дну емкости. В экспериментах на основе тепловых измерений исследовался теплоперенос в емкости в направлении ее вертикальной оси, а также оценивалось время перемешивания внесенной примеси при различных режимах МГД-перемешивания жидкого металла. Было обнаружено, что эффект теплопередачи наилучшим образом обеспечивается полоидальным течением, но создание дополнительного азимутального течения значительно снижает этот эффект. Было обнаружено, что при поочередном воздействии на жидкий металл бегущим и вращающимся магнитными полями эффект теплопередачи происходит подобно тому, когда бегущее и вращающееся магнитные поля действуют на металл одновременно и непрерывно.  
Автор:  С. Ю. Хрипченко
Ключевые слова:  полунепрерывные цилиндрические слитки, двунаправленное МГД-перемешивание, эксперимент, теплоперенос, время перемешивания, поочередный режим
Стр:  1147

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ МНОГОСЛОЙНЫЕ ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ
Исследован процесс нестационарной теплопередачи через многослойные ограждающие конструкции зданий на основе уравнения теплопроводности с несимметричными граничными условиями третьего рода при неизвестной температуре воздуха внутри помещения. Для определения изменения температуры внутри помещения, что является основой для выбора материалов ограждающих конструкций, рассмотрена задача Коши, для решения которой использованы численные методы. На основе компьютерного моделирования изучены режимы теплопередачи через различные многослойные ограждающие конструкции для случаев изменения наружной температуры воздуха по линейному и синусоидальному законам.  
Автор:  Ф. Г. Ахмадиев, Р. Ф. Гиззятов
Ключевые слова:  математическое моделирование, нестационарная теплопередача, ограждающие конструкции, численные методы, компьютерное моделирование
Стр:  1155

КИПЕНИЕ НА ПОДЛОЖКЕ. КРИТИЧЕСКИЙ РАЗМЕР ПУЗЫРЯ
Рассчитана свободная энергия образования парового пузырька в конической полости подложки. Получена приближенная формула для характерной длины критического пузырька. Установлено, что длина такого пузырька зависит от угла смачивания и обратно пропорциональна перегреву жидкости. Для фреона R495 приведены рассчитанные зависимости свободной энергии критического пузыря от угла раскрытия конуса и от угла смачивания. Показано, что при одинаковом перегреве в достаточно широком диапазоне этих углов свободная энергия образования пузырька намного меньше, чем в однородной жидкости.   
Автор:  С. П. Фисенко
Ключевые слова:  краевой угол смачивания, свободная энергия, фреон, коническая полость, перегрев
Стр:  1166

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВНУТРЕННЕГО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ РЕКТИФИКАЦИИ
Рассмотрено внутреннее энергосбережение при ректификации, которое учитывает многократную конденсацию пара на тарелках ректификационных колонн. Проанализирован механизм тепломассообмена между жидкостью и паром. Приведено выражение для количественной оценки внутреннего энергосбережения при ректификации. Теоретически обосновано, что для схемы разделения трехкомпонентных смесей с выделением высококипящего компонента в первой колонне существует область исходных составов, для которой тепловые затраты оказываются наименьшими. Приведено выражение, описывающее границу областей оптимальности различных схем разделения. Выполненный с использованием программного пакета AspenPlus расчет затрат теплоты для обеих схем ректификации трехкомпонентных смесей подтвердил теоретическое обоснование наличия областей оптимальности для каждой из них. С помощью понятия внутреннего энергосбережения объяснено преимущество той или иной схемы разделения трехкомпонентной смеси.  
Автор:  М. К. Захаров
Ключевые слова:  ректификация, бинарные смеси, тройные смеси, флегмовое число, минимальный паровой поток, внутреннее энергосбережение при ректификации
Стр:  1170

КРИТЕРИИ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОЦЕССОВ ВЫТЕСНЕНИЯ ПРИ ДОБЫЧЕ УГЛЕВОДОРОДОВ
Рассмотрена задача об устойчивости процесса вытеснения нефти водой в поршневом и многофазном приближении с учетом гравитационных сил. По аналогии с безгравитационным режимом был введен критический параметр, определяющий устойчивый процесс вытеснения. Этот параметр характеризуется отношением подвижностей флюидов, разделенных фронтом вытеснения. Однако было показано, что в случае учета гравитационных сил этот параметр не может дать достаточного условия для формирования неустойчивого процесса, поскольку гравитационные силы могут оказывать стабилизирующее или дестабилизирующее влияние на устойчивость вытеснения. Поэтому было введено второе критическое число, учитывающее вышеупомянутое воздействие. Для того, чтобы определить критические числа для двухфазной модели, необходимо решить задачу Баклея–Леверетта, для чего в данной работе использовалась графическая техника Велджа, что позволило вычислить водонасыщенность на фронте вытеснения, после определения которой были проведены расчет и анализ критических чисел. Расчет проводился на модельных значениях входных параметров. Показано, что стабилизация фронта вытеснения гравитационными силами возможна при достаточно низких фильтрационных скоростях.  
Автор:  Я. А. Кряжев, В. А. Кряжев, А. П. Шевелёв, А. Я. Гильманов
Ключевые слова:  поршневая модель вытеснения, двухфазная модель вытеснения, задача Баклея–Леверетта, устойчивость фронта вытеснения, воздействие гравитационных сил, реология, механика многофазных систем
Стр:  1176

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННОГО ПРОЦЕССА ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ГОРЯЧЕЙ ВОДОЙ В СОПРЯЖЕННОЙ СИСТЕМЕ ПЛАСТ–СКВАЖИНА
Построена модель закачки горячей жидкости в пласт со скважиной и дано решение краевой задачи нестационарного теплообмена в сопряженной системе пласт–скважина. Определены потеря тепла в стволе скважины и поле температуры в жидкости, закачиваемой в пласт. Показано, что тепло в пласте распространяется в пределах небольшого участка. Выполнены численные расчеты по полученным аналитическим выражениям для практических значений параметров системы.  
Автор:  Э. М. Аббасов, Г. Р. Агаева, Т. С. Кенгерли, А. О. Даришова
Ключевые слова:  температура, теплопередача, жидкость, фильтрация, преобразование Лапласа, конвективный теплообмен
Стр:  1183

ВЛИЯНИЕ КОНВЕКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПАРОЦИКЛИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕФТЯНЫЕ ПЛАСТЫ
Статья посвящена моделированию технологии пароциклической обработки добывающих скважин для месторождений тяжелой нефти и анализу влияния конвективных процессов на основные технологические параметры. С помощью модели, учитывающей гравитационную сегрегацию и конвективные тепловые потоки пара, определены технологические показатели процесса, в том числе время закачки пара и время паротепловой конденсации. Процесс пароциклического воздействия описывается интегральной моделью, в основе которой лежит тепловой баланс. Поворот системы координат позволяет рассматривать квазиодномерные решения. Проведено сопоставление модельных и промысловых данных по месторождению Sho-Vel-Tum, показавшее удовлетворительное совпадение. В ходе численного эксперимента показано, что на этом месторождении необоснованно завышается время ожидания полной конденсации пара, приводящее к простою скважин. Показано, что учет конвективных течений пара позволяет повысить точность прогнозирования интервалов закачки пара. Установлено длительное сохранение эффекта пароциклического воздействия для накопленной дополнительной добычи нефти применительно к месторождению Sho-Vel-Tum.  
Автор:  А. Я. Гильманов, А. Р. Аразов, А. П. Шевелёв
Ключевые слова:  инженерные задачи добычи высоковязкой нефти, добывающая скважина, пароциклическое воздействие, тепловой баланс, накопленная добыча нефти, время закачки пара, паротепловая конденсация
Стр:  1190

СОРБЦИЯ–ДЕСОРБЦИЯ ВОДЯНОГО ПАРА ЛИНЕЙНЫМИ АМОРФНЫМИ ПОЛИМЕРАМИ
Исследованы закономерности сорбции–десорбции водяного пара микропористыми сорбентами на основе линейных аморфных полимеров (полистирола, поливинилхлорида и полиметилметакрилата). Представлена математическая модель сорбционно-десорбционного гистерезиса. На основании предложенной модели показано, что на процесс сорбции–десорбции влияет наличие свободных активных центров полимера, которые взаимодействуют с молекулами воды.  
Автор:  В. М. Гудь, В. В. Жуковский, Н. А. Жуковская
Ключевые слова:  водяной пар, сорбция, десорбция, микропористые сорбенты, линейный аморфный полимер, полистирол, поливинилхлорид, полиметилметакрилат
Стр:  1198

DEVELOPMENT OF SELECTION METHODS FOR THE PRIMARY AND SECONDARY CAPILLARY STRUCTURES OF LOOP HEAT PIPES
Possible configurations of loop heat pipe evaporators have been analyzed, and the current state of experimental and theoretical studies on the choice of their capillary structures with a real pore size distribution function has been presented. On this basis, a methodology for selecting capillary structures for the primary and secondary loop heat pipe wicks with various operational parameters has been proposed. The operating conditions of loop heat pipes and the method of analytical calculation of the temperature field for a model with pseudoconvection in capillary structures have been formulated. The calculated and experimental data have been compared.  
Автор:  Kiseev V., Sazhin O.
Ключевые слова:  loop heat pipe, evaporator, capillary structure, capillary pump
Стр:  1205

ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ НАНОАЛМАЗОВ НА ПОВЕРХНОСТИ КАТОДА МИКРОДУГОВОГО РАЗРЯДА
Представлены результаты плазмохимического синтеза наноалмазов из углеродных наноструктур в микродуговом разряде. В качестве электродов во время экспериментов использованы молибденовый катод и медный анод, покрытый углеродными наноструктурами, такими как углеродные нанотрубки, фуллереновая сажа, графен. Формирование углеродных наноструктур на поверхности медного электрода осуществлено в утопленной в жидкий углеводород электрической дуге. На следующем этапе эти углеродные наноструктуры служили в качестве источника атомарного углерода с поверхности анода микродугового разряда. Выявлено, что на поверхности катода происходит синтез углеродных нанотрубок, графена и наноалмазов. Существенное влияние на их образование оказывают как окружающая газовая среда, так и электрофизические параметры дугового разряда (ток и распределение напряженности электрического поля). Синтезированы наноалмазы двух видов размером 50–100 нм и 5–10 нм. При этом крупные наноалмазы располагаются по отдельности, а мелкие — в виде ожерелья. Время формирования микроалмазов составляет несколько десятков секунд, что на порядки отличается от традиционных способов их получения  
Автор:  Тимеркаев Б. А., Геворгян Р. К., Залялиева А. А., Тимеркаева Д. Б.
Ключевые слова:  наноалмазы, искусственные алмазы, плазмохимия, электрическая дуга, тяжелое углеводородное сырье, мазут, утопленный дуговой разряд, плазмохимия
Стр:  1219

TOWARDS THE UNDERSTANDING OF THE MELTING HEAT TRANSFER IN A Cu–WATER NANOFLUID FLOW
The influence of the melting heat on the hydromagnetic convective Cu–H₂O nanofluid flow over a stretching plate was investigated. The effects of viscous dissipation and Joule heating, involved in the energy equation, were considered. The primary equations were reduced to the ordinary differential equations with the use of suitable similarity transforms. The reduced equations were solved using the shooting technique by the fourth-order Runge–Kutta scheme. A detailed investigation is exemplified by diagrams and tables for various values of opposite factors. The results of calculations were compared with the corresponding literature data obtained for specific situations.  
Автор:  Das K.
Ключевые слова:  computational mathematics, nanofluid, melting heat transfer, magnetic field
Стр:  1225

HEAT TRANSPORT PERFORMANCE OF NANOPARTICLES IN GASES: CASE STUDY OF Al2O3 NANOAEROSOL
The concept of nanofluids has already shown that the heat transfer potential of traditional working fluids could be improved by dispersing various nanosized particles in them. Up to now, liquids are used as the base materials and dispersed nanoparticles are solid. In the present paper, we study solid nanoparticles dispersed in a gaseous medium (nanoaerosol), and the behavior of heat transfer of nanoparticles mixed with a gas flow is analyzed. Nanoparticles of Al2O3 mixed with an air stream are considered inside a tube subjected to a constant heat flux of 696.534 kW/m2 . The timescale analysis of heat transfer in a nanoparticle–gas mixture is carried out. The effect of the particle volume fraction and the Reynolds number Re on the convective aerosol heat transfer coefficient and the Nusselt number is analyzed. The timescale study shows that conduction is dominant in a nanoaerosol. The maximum enhancements in the convective aerosol heat transfer coefficient and the Nusselt number by 59 and 55.27%, respectively, are obtained with increasing particle volume fraction in the range 0.002–0.01 and Re in the range 8000–20,000. These characteristics are compared with the values based on different correlations, and the results are shown to fall in the acceptable region. Moreover, particle inclusion and the rise in Re yield the maximum enhancement in the flow exit temperature equal to 1.72%. Finally, nanoaerosol-based coolants are recommended as the future of gas-based cooling systems.  
Автор:  Khadanga V., Mukherjee S., Mishra P. C., Chakrabarty S.
Ключевые слова:  nanoaerosol, nanoparticles, heat transfer, convective aerosol heat transfer coefficient, heat transfer performance
Стр:  1232

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СКОРОСТЕЙ СУПЕРКАВИТИРУЮЩЕГО ДВИЖЕНИЯ УДАРНИКОВ ИЗ РАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ВОДЕ
Проведены экспериментально-теоретические исследования подводного суперкавитирующего движения конических ударников в широком диапазоне скоростей. Выполнены оценки диапазона скоростей ударников для реализации их неразрушающего входа в воду и движения в ней в суперкавитирующем режиме. Показана возможность точного попадания суперкавитирующих ударников в подводные преграды в сверхзвуковом диапазоне скоростей движения  
Автор:  А. Н. Ищенко, В. В. Буркин, А. С. Дьячковский, А. Ю. Саммель, А. В. Чупашев
Ключевые слова:  каверна, суперкавитация, высокоскоростное движение, ударник, сверхзвуковой режим движения, экспериментальная установка, подводная преграда
Стр:  1240

МОДЕЛИРОВАНИЕ АЭРОДИНАМИКИ ЗАКРУЧЕННОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ И ПРОЦЕССА КЛАССИФИКАЦИИ ЧАСТИЦ В ВИХРЕВОЙ КАМЕРЕ
Выполнены численное исследование аэродинамики закрученного турбулентного течения и классификации частиц в вихревой камере пневматического комбинированного аппарата. Полученные результаты указывают на возможность достижения равномерного распределения радиальной скорости течения по высоте камеры в зоне сепарации частиц в ней путем изменения формы лопаток ротора аппарата, что является необходимым условием его эффективной работы. Определены траектории движения одиночных частиц в вихревой камере. Установлено существенное влияние турбулентных пульсаций течения на эффективность разделения частиц в нем. Достоверность полученных результатов подтверждена тестовыми исследованиями и их сравнением с опытными данными  
Автор:  Р. Р. Турубаев, А. В. Шваб
Ключевые слова:  численное моделирование, турбулентность, давление, аэродинамика, вихрь, закрученное течение, функция тока, частицы, модель Уилкокса k–ω
Стр:  1248

РАСЧЕТ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОГО СЖИМАЕМОГО ГАЗА ОКОЛО КРУГОВОГО ЦИЛИНДРА
Рассмотрена генерация шума течением вязкого сжимаемого газа относительно кругового цилиндра в результате формирования в нем вихрей и их отрыва от поверхности цилиндра. Выполнены расчеты поля такого течения с использованием метода моделирования крупных вихрей и его акустических характеристик с использованием метода акустической аналогии, основанного на решении уравнения Фокса Вильямса–Хоукингса. На основе данных прямого численного моделирования исследованы режимы обтекания цилиндра при различных числах Рейнольдса. Проведено сравнение результатов расчетов акустических характеристик течения газа относительно цилиндра в рамках двух- и трехмерных подходов к решению уравнения Фокса Вильямса–Хоукингса. Получено хорошее согласие между расчетными газодинамическими и акустическими характеристиками течения с соответствующими экспериментальными и расчетными данными, имеющимися в литературе.  
Автор:  К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, А. Г. Карпенко, П. С. Чернышов
Ключевые слова:  аэроакустика, вычислительная газовая динамика, цилиндр, шум, отрыв течения, вихрь, диаграмма направленности
Стр:  1257

ВЛИЯНИЕ ВДУВА ПРОДУКТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ НА КОЭФФИЦИЕНТ РАСХОДА УТОПЛЕННОГО СОПЛА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ФОРМЫ ВХОДНОГО УЧАСТКА
Проведена оценка влияния вдува продуктов абляции теплозащитного покрытия утопленного сопла с радиусной и эллипсоидной формами входного участка на коэффициент расхода ракетного двигателя твердого топлива. Исследования проведены современными методами вычислительной гидродинамики в квазистационарной постановке. Определены границы изменения коэффициента расхода в зависимости от интенсивности вдува продуктов разложения в основной поток в соответствии с изменением теплового потока к поверхности теплозащитного покрытия. Показано влияние формы входного участка, его геометрических параметров и температуры продуктов разложения на коэффициент расхода  
Автор:  А. Н. Кириллова, А. Н. Сабирзянов
Ключевые слова:  ракетный двигатель твердого топлива, утопленное сопло, тепловой поток, вдув продуктов абляции, коэффициент расхода, вычислительная гидродинамика
Стр:  1266

ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ОКИСЛЕНИЯ ЗОНЫ ТЕРМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ КОАКСИАЛЬНОЙ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКЕ
Представлены результаты исследований динамики струй инертного газа, формируемых тройным коаксиальным соплом в области взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемым материалом при лазерной наплавке. Проведен анализ механизмов подмешивания кислорода из окружающей воздушной среды в струю защитного инертного газа над зоной термического воздействия излучения (ЗТВ) на поверхности детали. Расчетным путем показано, что массовая доля кислорода над ЗТВ очень высока, что может привести к значительному окислению поверхности металла. Предложены схемы использования защитного экрана, механически изолирующего струи инертного газа и область их взаимодействия с обрабатываемой деталью от внешней среды. Представлены результаты численных исследований характера газодинамических течений для предложенных схем механической защиты. При установке защитного экрана концентрация кислорода вблизи обрабатываемой поверхности изделия снижается на несколько порядков, что препятствует окислению металла в зоне термического воздействия из-за воздействия лазерного излучения в широких пределах изменения режимных параметров наплавки. Обсуждаются особенности и качество защиты от окисления металлических поверхностей при лазерной обработке плоских и цилиндрических длинномерных изделий.  
Автор:  Д. В. Беденко, О. Б. Ковалев
Ключевые слова:  численное моделирование, газовая динамика, смесь газов, защита от окисления, турбулентность, лазерная наплавка, коаксиальное сопло
Стр:  1277

МЕТОДИКА ПЕРЕДАЧИ ЕДИНИЦ МАССЫ И ОБЪЕМА ЖИДКОСТИ В ПОТОКЕ, МАССОВОГО И ОБЪЕМНОГО РАСХОДОВ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Рассмотрены теоретические основы методики передачи единиц массы и объема жидкости в потоке, массового и объемного расходов жидкости методом косвенных измерений. Модифицировано уравнение массового расхода (массы) жидкости с учетом колебаний расхода жидкости и переходных процессов в работе переключателя потока с использованием уравнения неразрывности и методов математической статистики. Выявлены основные источники неопределенности установки поверочной с весовыми устройствами. Представлены результаты апробации методики передачи единиц массы и объема жидкости в потоке, массового и объемного расходов жидкости методом косвенных измерений на установках поверочных с весовыми устройствами в широком диапазоне геометрических и режимных параметров. Выполнено сравнение расширенной неопределенности измерений установки поверочной с весовыми устройствами при передаче единиц массы и объема жидкости в потоке, массового и объемного расходов жидкости методом косвенных измерений и методом сличения при помощи эталона сравнения.  
Автор:  А. В. Щелчков, Р. А. Корнеев, В. А. Фафурин
Ключевые слова:  уравнение неразрывности, профиль скорости, срез сопла, расход жидкости, турбулентные пульсации, бюджет неопределенности, косвенный метод измерений, эталон сравнения
Стр:  1290

ВИБРАЦИОННОЕ ГОРЕНИЕ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Проведен обзор литературных данных и их анализ. С учетом анализа современного состояния исследований разработана методика экспериментального исследования горения твердых топлив. Система диагностики позволила измерять скорость выгорания топлива, амплитуду и частоту пульсаций давления газа в трубе Рийке. Разработана теоретическая модель вихревых колебаний пламени при вибрационном горении  
Автор:  О. Г. Стоник, В. Д. Гешеле, С. А. Ковалев, И. П. Раскатов, А. А. Козлова
Ключевые слова:  вибрационное горение, автоколебание, акустическое излучение, интенсивность горения, амплитуда, частота, твердое топливо
Стр:  1302

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОЭНТАЛЬПИЙНОГО ДВУХФАЗНОГО ТЕЧЕНИЯ В КАНАЛЕ ПРИ ПОПЕРЕЧНОЙ ИНЖЕКЦИИ РЕАГИРУЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
Проведено численное моделирование и на основе результатов расчета проанализированы особенности двухфазного течения в канале постоянного сечения при поперечной инжекции реагирующей жидкости через струйные форсунки. В качестве реагирующей жидкости рассмотрено модельное углеводородное горючее с теплофизическими свойствами, близкими к керосину марки ТС-1. Путем математического моделирования получены характеристики распыла и испарения капель жидкости в высокоэнтальпийном дозвуковом воздушном потоке, а также проведен анализ качества смесеобразования и интенсивности сгорания двухфазной смеси. Получены также закономерности влияния количества форсунок, перепада давления в них и массового расхода реагирующей жидкости на интенсивность протекающих в канале процессов.  
Автор:  К. Ю. Арефьев, А. В. Воронецкий, А. Н. Прохоров, С. А. Сучков, Л. А. Филимонов, М. А. Абрамов
Ключевые слова:  математическое моделирование, инжекция жидкости, испарение капель, горение, канал постоянного сечения
Стр:  1311

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ
На основании экспериментальных исследований термохимической конверсии растительной биомассы в виде древесных отходов, льняной костры, соломы, лузги подсолнечника, опавшей листвы разработана модель расчета выхода и состава продуктов разложения. Описана опытная установка термохимической конверсии и получены экспериментальные данные по выходу и составу продуктов термического разложения растительной биомассы, сравнение которых с результатами расчетов показало их хорошее согласование.  
Автор:  Г. И. Журавский, В. В. Савчин
Ключевые слова:  термохимическая конверсия, растительная биомасса, продукты разложения, моделирование, опытная установка
Стр:  1319

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ХЛОРА ПРИ ПИРОЛИЗЕ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ МЕДИЦИНСКИХ ОТХОДОВ
Приведены результаты исследования пиролиза компонентов модельной смеси медицинских отходов типового состава и смеси в целом в реакторе с неподвижным слоем с использованием методов термогравиметрического анализа. Представлены данные по закономерностям перераспределения хлора между продуктами пиролиза. Показано, что при пиролизе смеси медицинских отходов, в состав которой входят хлорсодержащие компоненты, хлор частично выделяется в газовую фазу в виде HCl, а частично удерживается полукоксом. При этом степень удерживания хлора полукоксом зависит от зольности исходного материала и состава его минеральной части.  
Автор:  Г. И. Двоскин, В. Ф. Корнильева, В. В. Хасхачих, Г. Я. Герасимов
Ключевые слова:  медицинские отходы, пиролиз, реактор с неподвижным слоем, термогравиметрический анализ, хлорсодержащие компоненты
Стр:  1326

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗИФИКАЦИИ НИЗКОКАЛОРИЙНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В РЕЖИМЕ СВЕРХАДИАБАТИЧЕСКОГО ФИЛЬТРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ
Представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований по горению и газификации смесей разных видов твердого топлива (древесные пеллеты, древесная щепа) с инертом (сферы из алюмины, крошка шамотного кирпича) в вертикальном реакторе, работающем по принципу сверхадиабатического фильтрационного горения. Получены экспериментальные данные (температура, скорость волны) для разных концентраций топлива в инерте, видов топлива и расходов воздуха. Для определения локализации зоны реакции и скорости тепловой волны использовались данные тепловизионных измерений. Создана физико-химическая модель фильтрационного горения твердого топлива с инертным наполнителем в режиме сверхадиабатической волны. Проведены расчеты термодинамических характеристик горения и равновесного состава продуктов горения для широкого диапазона смесей древесины с воздухом. Получены расчетные зависимости температурных распределений, скорости фронта горения и тепловой волны для разных концентраций древесины в инерте и расходов воздуха.  
Автор:  Н. М. Горбачев, С. И. Футько, А. В. Власов, М. И. Русакевич, И. А. Козначеев, Н. И. Стетюкевич
Ключевые слова:  биомасса, древесина, газификация, пиролиз, твердые коммунальные отходы, фильтрационное горение, сверхадиабатический эффект, сверхадиабатическая волна горения, тепловая волна, математическое моделирование
Стр:  1333

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ И РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ
При выборе оптимальных значений режимных параметров методов и основных конструкционных размеров устройств для измерения теплофизических свойств веществ необходимо правильно задать целевую функцию (функционал), используемую при постановке и решении задачи оптимизации. От результатов этой работы зависит успешное выполнение работ по решению задач оптимизации проектируемых методов и устройств для измерения теплофизических свойств веществ и материалов  
Автор:  С. В. Пономарев, В. О. Буланова
Ключевые слова:  теплофизические свойства веществ, целевая функция, задача оптимизации, методы математической метрологии, теория погрешностей, математическая физика
Стр:  1343

ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СЕЛЕНИДА ЦИНКА (CVD-ZnSe), ЛЕГИРОВАННОГО ПЕРЕХОДНЫМИ МЕТАЛЛАМИ, В ПРОЦЕССЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ, ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКОЙ И МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Разработаны методики механической, химико-механической и магнитореологической полировки, позволяющие получать поверхности оптических элементов высокого оптического качества на основе высокочистого поликристаллического селенида цинка, легированного ионами переходных металлов (Cr²+:ZnSe).  
Автор:  Е. М. Гаврищук, С. А. Родин, О. В. Тимофеев, А. Л. Худолей, Г. Р. Городкин, В. Л. Колпащиков
Ключевые слова:  поликристаллический селенид цинка, высококачественная обработка поверхностей оптических элементов
Стр:  1357

МАЛОГАБАРИТНАЯ ПЛАНАРНАЯ РАМОЧНАЯ АНТЕННА WWAN/LTE ДИАПАЗОНА, ВЫПОЛНЕННАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВОГО КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА, ПРИМЕНИТЕЛЬНО ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЙ 5G
Рассмотрена возможность обеспечения высокого уровня передачи мощности широкополосных сигналов в трактах радиотехнического устройства между приемо-передающим модулем и антенной, реализованной с использованием различных материалов, до зондирования на наиболее часто используемых частотных диапазонах — 3G, 4G и 5G. Достижение необходимого уровня передачи мощности предлагается реализовать с помощью применения композиционных материалов с управляемыми микроволновыми свойствами (диэлектрической и магнитной проницаемостями), вариации которых изменяют волновое сопротивление и геометрические размеры микрополосковой линии, что расширяет возможности по обеспечению требуемых электромагнитных характеристик мобильного устройства. В ходе исследования произведена оценка возможности применения мобильной антенны, изготовленной с использованием композиционного материала на основе фторированного этилен-пропилена в сочетании с гексаферитом стронция SrFe₁₂O₁₉ для современных систем пятого поколения, не исключая возможности работы антенны в системах второго, третьего и четвертого поколений. Показаны преимущества применения композитных материалов при реализации антенных устройств в технологиях 5G.  
Автор:  П. В. Бойкачев, А. С. Солонар, В. О. Исаев, И. А. Дубовик, А. А. Сутько, Т. И. Зубарь, Д. И. Тишкевич
Ключевые слова:  гексаферрит, планарная рамочная антенна, диэлектрическая подложка, композитный материал, коэффициент передачи мощности
Стр:  1362

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ