ТОМ 96, №1

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРАЦИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ ГРУНТОВ В ХОДЕ КАРСТОВО-СУФФОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
Разработана математическая модель фильтрационного разрушения (суффозии) грунтов в ходе карстово-суффозионных процессов. Изучена взаимосвязь фильтрационных процессов в растворимых трещиноватых горных породах и перекрывающих их грунтах. Исследовано влияние фильтрационной неоднородности горных пород на особенности протекания процесса суффозии.  
Автор:  В. М. Конюхов, М. Г. Храмченков, А. Н. Чекалин
Ключевые слова:  фильтрация, суффозия, пористость, карстово-суффозионный процесс
Стр:  3

О СВЯЗИ ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ФОРСУНОЧНЫХ УСТРОЙСТВ И ДИСПЕРСНОСТИ ГЕНЕРИРУЕМОГО АЭРОЗОЛЯ
Представлены результаты экспериментальных исследований дисперсности аэрозоля, получаемого с использованием двух форсуночных устройств, расположенных относительно друг друга по разным схемам. Приведены зависимости численной и объемной концентраций капель в аэрозоле, формирующемся при варьировании относительного угла атаки струй, от размеров капель. Определены предельные начальные расстояния между каплями в аэрозоле, при которых размеры капель практически не меняются в процессе их свободного падения. По результатам исследований сформулированы рекомендации по обеспечению прогнозируемых распределений капель жидкостей в газовой среде на разных удалениях от зоны пожара.  
Автор:  Г. В. Кузнецов, А. О. Жданова, И. С. Войтков, П. П. Ткаченко
Ключевые слова:  аэрозоль, дисперсность, капли, форсуночные устройства, струи
Стр:  10

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ ФРАГМЕНТОВ ПРИ СОУДАРЕНИЯХ КАПЕЛЬ ЖИДКОСТЕЙ
Выполнено математическое моделирование образования вторичных капель при соударении первичных капель жидкости с применением метода VOF. Изучено влияние различных факторов на условия дробления капель жидкости и их интегральные характеристики. Вычислены отношения площадей поверхностей жидких капель после и до их соударения. Установлено, что минимальное отношение этих площадей соответствует соударению капель равных размеров и что наиболее эффективным является центричное столкновение капель. Определены критические числа Вебера первичных капель, при превышении которых характеристики вторичных капель не претерпевают значительных изменений.   
Автор:  Д. В. Антонов, Р. М. Федоренко, П. А. Стрижак
Ключевые слова:  капли жидкости, соударения, вторичные фрагменты, распределение по размерам, свободная поверхность, математическое моделирование
Стр:  19

ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И КИНЕТИКА ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ТВЕРДОЙ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ В ВЯЗКОЙ ЖИДКОЙ СРЕДЕ
Предложена гидродинамическая модель диспергирования твердых частиц пигментов в жидкости в аппаратах с высокоскоростными мешалками (диссольверах), предназначенных для получения тонкодисперсных и легкодиспергируемых пигментов или используемых в качестве предварительной ступени диспергирования таких пигментов при их высокой концентрации в жидкости. Исследована кинетика диспергирования твердых частиц в жидкости при их перемешивании. Показана зависимость времени и скорости диспергирования частиц в жидкости от гидродинамических и технологических параметров процесса. Предложены способы повышения производительности диссольверов.  
Автор:  Д. В. Елизаров, В. В. Елизаров
Ключевые слова:  перемешивание, диссипация, диспергирование, кинетика, твердые частицы, касательные напряжения, вязкая суспензия
Стр:  30

ТЕНЗОРЫ АБСОЛЮТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ ПОРИСТЫХ СРЕД ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЯХ И ДВИЖУЩИХ СИЛАХ
Впервые системно исследовано влияние внешних граничных условий и движущих сил течений жидкости в анизотропных пористых средах на тензор их абсолютной проницаемости. Исследования выполнены на основе численного моделирования однофазного течения несжимаемой жидкости в поровом пространстве с использованием решеточных уравнений Больцмана. Рассмотрены случаи, когда анизотропные пористые среды имеют тензоры проницаемости с нулевыми и ненулевыми недиагональными компонентами. Показано, что в случае, когда пористая среда имеет тензор проницаемости с нулевыми недиагональными компонентами, внешние граничные условия не оказывают существенного влияния на коэффициент проницаемости среды, измеренный при наличии в ней перепада давления или массовой силы. При тестировании анизотропных пористых сред, имеющих тензор проницаемости с ненулевыми недиагональными компонентами, внешние граничные условия значительно влияли на фильтрационные характеристики среды. Установлено, что периодические граничные условия значительно снижают чувствительность фильтрационных характеристик анизотропной среды к типу движущей силы по сравнению с непроницаемыми внешними граничными условиями. Тензоры проницаемости анизотропной среды, измеренные при приложенном перепаде давления, являются несимметричными при обоих типах внешних граничных условий. Обнаружено, что тензоры проницаемости такой среды являются симметричными только при периодических внешних условиях и при наличии движущей массовой силы  
Автор:  Т. Р. Закиров, М. Г. Храмченков
Ключевые слова:  тензор проницаемости, анизотропия, математическое моделирование, граничные условия
Стр:  39

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ПЛАСТАХ ПРИ МАЛОЙ НАСЫЩЕННОСТИ ВЫТЕСНЯЕМОЙ ФАЗЫ
Выполнен анализ свойств решений уравнений Баклея–Леверетта, описывающих процесс заводнения продуктивных пластов. Показано, что помимо широко известного результата, заключающегося в образовании скачка насыщенности на переднем фронте области вытеснения пластового флюида, для практики важное значение имеет динамика вытеснения пластового флюида вблизи заднего фронта области вытеснения, играющая большую роль на поздней стадии разработки месторождений, когда насыщенность вытесняемой из пласта фазы стремится к нулю. Установлено, что в случае, когда нефть является смачивающей фазой, т. е. при разработке гидрофобных коллекторов нефти, а также на поздней стадии разработки коллекторов со смешанным типом смачиваемости, в рамках теории Баклея–Леверетта задний фронт области вытеснения остается практически неподвижным и максимально полного вытеснения нефти из пласта не происходит. Показано, что учет действия капиллярных сил при моделировании фильтрационных процессов обеспечивает подвижность заднего фронта области вытеснения и, соответственно, полное вытеснение нефти из пласта.  
Автор:  А. М. Свалов
Ключевые слова:  уравнения Баклея–Леверетта, область вытеснения, капиллярные силы, конвективные составляющие
Стр:  51

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И ЭФФЕКТИВНАЯ ВЯЗКОСТЬ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ НЕФТИ
Проведен анализ поведения неньютоновских нефтей в процессе образования и разрушения их структуры с участием асфальто-смолистых веществ. Проанализированы условия образования коагуляционных структур и возможности их разрушения. Выведено общее реологическое уравнение, описывающее возможные случаи поведения неньютоновских нефтей, и подтверждена его эффективность с использованием существующих экспериментальных данных. Предложены зависимости эффективной вязкости неньютоновских нефтей от скорости их сдвига и содержания асфальто-смолистых веществ в них. Установлено, что при наличии в нефти асфальтенов, смол и парафинов ее реологические свойства изменяются, что существенно влияет на перемещение нефти и ее транспорт  
Автор:  Г. И. Келбалиев, Д. Б. Тагиев, С. Р. Расулов, М. Р. Манафов
Ключевые слова:  асфальтены, смолы, структурообразование, эффективная вязкость, неньютоновские жидкости, реология, сдвиг
Стр:  57

ВСКИПАНИЕ СТРУИ ПЕРЕГРЕТОЙ ВОДЫ ПРИ ИСТЕЧЕНИИ ЧЕРЕЗ КАНАЛЫ РАЗЛИЧНЫХ ДИАМЕТРОВ
Проведено экспериментальное исследование динамики вскипания струи перегретой воды при истечении через короткие цилиндрические каналы диаметрами 0.33 и 0.63 мм. Прослежено изменение формы вскипающей струи при различных степенях перегрева. Установлено, что при переходе от стационарного к нестационарному процессу истечения не происходит полного раскрытия струи. Обнаружены скачкообразные изменения угла раскрытия струи при переходе к взрывному вскипанию при температуре Ts = 470 K. На основании экспериментальных данных определено изменение угла раскрытия струи перегретой воды в зависимости от степени ее перегрева.   
Автор:  К. А. Бусов
Ключевые слова:  полное раскрытие струи, перегретая жидкость, взрывное вскипание, цилиндрический канал, гомогенная нуклеация
Стр:  66

ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МУЛЬТИФАЗНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ С УЧЕТОМ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
Проведено моделирование течения газожидкостной среды в мультифазном трубопроводе с целью диагностирования его расходных характеристик. Установлено, что при наличии фазовых переходов в течении такой среды в мультифазном трубопроводе его расходные характеристики могут быть нестабильными, что выражается в локальном уменьшении потери давления в трубопроводе.  
Автор:  Ф. Б. Исмайылова, Г. Г. Исмайылов, Э. Х. Искендеров, Х. Т. Джахангирова
Ключевые слова:  мультифазный трубопровод, фазовый переход, расходная характеристика, нестабильность
Стр:  75

К ПОИСКУ ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРИ ВОДЫ В ГРАДИРНЕ
Дается математическая формулировка задачи о поиске оптимальных размеров капель воды и их начальной скорости с ограничениями на температуру охлаждаемой воды и потери воды в виде пара. В случае свободной конвекции такая оптимизационная задача становится еще и краевой задачей на собственные значения с непрерывным спектром, где собственным значением является поток воздуха на входе градирни. Свободной конвекции отвечает минимальное значение потока. Решения получены для начальной температуры охлаждаемой воды 70^o C и разбрызгивающейся в градирне с потоком 1.8 кг ⋅ м ^–2 ⋅ с ^–1. Обращается внимание на сложности оценки потери воды в виде микроскопических капель.  
Автор:  К. О. Сабденов, М. Ерзада, Б. А. Жакишев
Ключевые слова:  градирня, оптимальные размеры капель воды, капельный и паровой унос, математическое моделирование
Стр:  81

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ ПРИ РАЗНЫХ СХЕМАХ НАГРЕВА
Разработаны физическая и математическая модели зажигания газовых гидратов при доминировании разных схем теплообмена. Выполнено численное исследование взаимосвязанных процессов теплопереноса в условиях химического реагирования, экзотермических и эндотермических фазовых превращений на стадии инициирования горения газовых гидратов. Выполнена апробация модели при сравнении теоретических результатов исследований с экспериментальными данными. Установлены зависимости основной характеристики процесса — времени задержки зажигания от температуры среды при варьировании коэффициентов излучения и теплоотдачи. Выявлены предельные значения основных параметров источника энергии, при которых условия зажигания реализуются устойчиво. Варьируемые параметры (коэффициенты излучения и теплоотдачи, температура нагрева) покрывают технологические условия для группы приложений в энергетике  
Автор:  О. С. Гайдукова, С. Я. Мисюра, П. А. Стрижак
Ключевые слова:  газовые гидраты, схемы нагрева, зажигание, время задержки зажигания, прогностическая модель, математическое моделирование
Стр:  93

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ГИДРАТА МЕТАНА С УЧЕТОМ НЕРАВНОВЕСНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ
Представлена математическая модель процесса горения гидрата метана в замкнутом объеме с учетом кинетики его разложения (неравновесного разложения). На основе численного решения методом крупных частиц построены распределения основных параметров системы. Проведено сравнение особенностей горения гидрата для случаев равновесного разложения газового гидрата и неравновесного разложения с учетом кинетики. Показано, что в рамках модели с неравновесным разложением интенсивность горения в начале процесса значительно выше по сравнению с результатами расчетов на основе модели с равновесным разложением. Построены и проанализированы зависимости температуры пламени, максимального давления газовой смеси и закона движения фронта фазового перехода для двух моделей разложения гидрата.  
Автор:  И. М. Баянов, И. К. Гималтдинов, М. В. Столповский
Ключевые слова:  горение, гидрат, кинетика, неравновесное разложение
Стр:  106

ИССЛЕДОВАНИЕ МИГРАЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ ПИРОЛИЗЕ ВЫСУШЕННОГО ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД В РЕАКТОРЕ С НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ
Приведены результаты исследования пиролиза высушенного осадка сточных вод, взятого с городских очистных сооружений, в реакторе с неподвижным слоем. Полученные экспериментальные данные позволили оценить миграционную активность тяжелых металлов, входящих в состав осадка сточных вод. Измерения проведены для ванадия (V), хрома (Cr), кобальта (Co), никеля (Ni), меди (Cu), цинка (Zn), стронция (Sr), свинца (Pb), рубидия (Rb), бария (Ba), циркония (Zr) и мышьяка (As). Показано, что эмиссия тяжелых металлов при выходе летучих веществ в процессе пиролиза характерна практически для всех исследованных элементов, среди которых As, Rb, Co, и Ba являются элементами с наиболее высокой миграционной активностью.  
Автор:  Г. Я. Герасимов, В. В. Хасхачих, Г. А. Сычев, В. М. Зайченко
Ключевые слова:  осадок сточных вод, пиролиз, реактор с неподвижным слоем, тяжелые металлы, миграционная активность
Стр:  114

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВ
Рассмотрено использование бытовых и промышленных отходов в качестве компонентов высоковлажного суспензионного топлива. Выполнен анализ эффективности такого топлива в отношении его техникоэкономических, энергетических и экологических показателей с использованием методов многофакторного анализа MCDM. Установлено, что наиболее эффективными являются суспензии на основе фильтра-кека без примесей и суспензии с 10-ти процентным содержанием картона. Показано, что итоговый показатель эффективности таких суспензий в некоторых случаях превышает эффективность угля на 90%. Определены направления повышения эффективности суспензионных топлив, основными компонентами которых являются отходы промышленности и твердые бытовые отходы.  
Автор:  Г. В. Кузнецов, Г. С. Няшина, К. Ю. Вершинина, Д. С. Романов, П. А. Стриж
Ключевые слова:  угольные отходы, коммунальные отходы, суспензия, горение, эффективность, многофакторный анализ MCDM
Стр:  123

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЙ МЕЖДУ КАПЛЯМИ ОГНЕТУШАЩИХ СОСТАВОВ В АЭРОЗОЛЬНОМ ОБЛАКЕ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ОТСУТСТВИЕ ИХ СОУДАРЕНИЙ
Приведены результаты экспериментальных исследований интегральных характеристик процессов соударений капель огнетушащих составов с поверхностным натяжением 0.0011–0.0014 Па ⋅ с и вязкостью 0.07269–0.08241 Н/м в аэрозольных облаках с концентрацией капель γ d = 0–7.142 л/м³ . Показано влияние числа Вебера и линейного параметра взаимодействия капель на количество их столкновений. Установлена частота реализации каждого из режимов соударений капель (отскок, разлет, коагуляция, дробление) в зависимости от концентрации капель в аэрозольном облаке и их размеров. Определены расстояния между каплями, при которых не происходит их соударения, с учетом начальных размеров капель, скоростей их движения и температуры нагрева (T = 20 и 600^о С). Сформулировано общее для рассмотренных составов аппроксимационное выражение, с использованием которого можно прогнозировать расстояния между каплями в аэрозольном облаке, при которых капли не будут сталкиваться и, соответственно, не будет происходить существенного изменения дисперсности облака.  
Автор:  И. С. Войтков, А. О. Жданова, С. С. Кропотова, Г. В. Кузнецов, П. П. Ткаченко
Ключевые слова:  огнетушащие составы, аэрозоль, капли, соударения
Стр:  133

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИПИЧНОГО ОЧАГА ПОЖАРА В ПОМЕЩЕНИИ
Приведены результаты экспериментальных исследований основных характеристик типичного очага пожара в помещении на этапах инициирования возгорания горючих материалов и в процессе их горения. В качестве горючих материалов использованы древесина, древесноволокнистая плита, линолеум и пластиковые панели. Регистрировались характеристики очага пожара –– температура в зоне горения горючих материалов, времена прекращения их пламенного горения и термического разложения, концентрации газообразных продуктов пиролиза и горения этих материалов. Обоснована возможность идентификации материала, доминирующего в очаге пожара. Достоверная идентификация такого материала позволяет оптимизировать процесс подавления очага горения.  
Автор:  А. О. Жданова, Н. П. Копылов, С. С. Кропотова, Г. В. Кузнецов
Ключевые слова:  очаг пожара, помещение, горючие материалы
Стр:  145

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАВЛЕНИЯ СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМОЙ
Представлены математическая модель и результаты расчета процесса плавления силикатных материалов в результате воздействия на них низкотемпературной плазмой. В случае невысокой температуры газовой области, незначительно превышающей температуру плавления силиката, фазовому переходу предшествует достаточно длительный индукционный период, характеризуемый нагревом материала от начальной температуры до температуры плавления. После завершения этого этапа начинается процесс плавления, сопровождающийся смещением межфазной границы вглубь материала. С увеличением начальной температуры газа длительность индукционного периода уменьшается. Установлено, что скорость распространения фронта плавления определяется начальной температурой газовой фазы и теплофизическими характеристиками материала, но слабо зависит от толщины слоя засыпки.  
Автор:  О. В. Матвиенко, О. Г. Волокитин, В. В. Шеховцов
Ключевые слова:  силикатные материалы, теплообмен, плавление, задача Стефана, математическое моделирование
Стр:  152

МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНОГО ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАНЕСЕНИИ НА ПОДЛОЖКУ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО АЭРОЗОЛЯ
В работе рассматривается теплоперенос при циклическом напылении высокотемпературного аэрозоля, осаждающегося в виде конденсированной фазы на плоской пластине фиксированной толщины. Возникает циклически подвижная граница с увеличивающейся массой осажденного материала, имеющего те же теплофизические характеристики (ТФХ), что и пластина. Цикл равен времени нанесения аэрозоля в течение долей секунды (нагрев) и на порядок большего по времени конвективно-кондуктивного и лучистого охлаждения. Для аналитического решения сформулированной математической модели осуществлена линеаризация лучистого теплового потока путем разложения в ряд по степеням разности температур подвижной границы без учета излучения и с его учетом с удержанием линейных членов и дальнейшим анализом погрешности линеаризации. Кроме этого, применено преобразование пространственной координаты, позволяющее трансформировать область с подвижной границей в область с фиксированной границей. Получено новое аналитическое решение довольно сложной задачи методом конечного косинус-преобразования Фурье, предварительно решив задачу на собственные значения и собственные функции с граничными условиями 3-го рода. Получены и анализируются результаты о тепловом состоянии всей системы со сложным профилем температуры на наружной подвижной границе.  
Автор:  В. Ф. Формалёв, Р. А. Дегтяренко, Б. А. Гарибян
Ключевые слова:  подвижная граница, сложный теплообмен, конвективно-кондуктивный и лучистый виды теплообмена, сложный рельеф границы по времени, линеаризация, преобразование координат, конечное косинус-преобразование Фурье
Стр:  162

МЕТОД ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В ОГРАНИЧЕННЫХ ОБЛАСТЯХ, СОДЕРЖАЩИХ ДВИЖУЩУЮСЯ ГРАНИЦУ
Развит метод интегральных преобразований решения краевых задач для уравнения теплопроводности в ограниченных областях, содержащих движущуюся границу фазового превращения. Получены новые интегральные представления решений краевых задач для уравнения теплопроводности при различных граничных условиях, заданных на внешних неподвижных границах ограниченной области. Получаемые предложенным методом аналитические выражения решений указанных краевых задач удобны для расчета и исследования температурных полей, а также скорости движения межфазной границы при больших значениях критерия Фурье.  
Автор:  В. В. Шевелев
Ключевые слова:  интегральное преобразование, фазовое превращение, теплопроводность, межфазная граница, ограниченная область
Стр:  170

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ТЕПЛОПРОВОДОМ И С СОСРЕДОТОЧЕННЫМ ИСТОЧНИКОМ ТЕПЛА
Рассмотрены вопросы функциональной схемы и обоснования эффективности тепловых преобразователей для контроля влагосодержания потока жидких материалов. Кроме того, в работе на основе отрезка трубопровода с радиальными отверстиями, в которых поперек потока жидкого материала расположены цилиндрические зонды с нагревательными и термочувствительными элементами, выявлены два основных типа физических моделей: с сосредоточенными и распределенными источниками тепла.  
Автор:  П. М. Матякубова, П. Р. Исматуллаев, Н. И. Авезова, М. М. Махмуджонов
Ключевые слова:  физическая модель, поток, влагосодержание, жидкий материал, термочувствительный элемент, нагревательный элемент, трубопровод, теплообмен
Стр:  180

OPTIMIZATION OF STEAM ASSISTED GRAVITY DRAINAGE IN VERIFIED INTEGRAL SIMULATOR
An integral model of the steam assisted gravity drainage of an oil field has been developed on the basis of the law of conservation of the masses of the phases and the law of conservation of their energy. A verification of the results of calculations performed by this model has been performed, and it was established that they are in satisfactory agreement with the corresponding field data. It is shown that the final oil recovery factor for the Senlac oil field comprises 32% and that the optimization of the development system of the Fengcheng field increases its oil recovery factor by 7%.  
Автор:  A. Y. Gilmanov, K. M. Fedorov, A. P. Shevelev
Ключевые слова:  high-viscosity oil, steam assisted gravity drainage, verification, optimization, steam–oil ratio, oil recovery
Стр:  190

PERFORMANCES OF A CYLINDRICAL HEAT PIPE USING FERROFLUID AS THE WORKING LIQUID AT DIFFERENT INCLINATION ANGLES
In this research, the thermal performance of a cylindrical heat pipe filled with a ferrofluid as the working liquid was tested at different inclination angles: 0, 60, and 90^o . The ferrofluid was synthesized from magnetite particles and water as the base fluid. The heat pipe was manufactured from a copper container, and copper fibers were used as the wick structure inside the heat pipe. The magnetite particles had an average diameter of 13 nm, as was yielded by the transmission electron microscopy (TEM). The zeta potential value (30.25 mV) and visual analysis showed that the ferrofluid was stable for nine months and could be used as the working liquid in cylindrical heat pipes. The thermal conductivity and specific heat of the ferrofluid were 0.605 W/(m·K) and 4090 J/(kg·K), respectively. The performances of the heat pipe at different inclination angles allowed the conclusion about a relatively stable thermal resistance and temperature distribution, particularly at a higher heat input of 15 W  
Автор:  N. S. Asri, A. P. Tetuko, M. Ridwan, A. Wicaksana, L. F. Nurdiyansah, E. A. Setiadi, Sebayang A. M. S., P. Sebayang
Ключевые слова:  magnetite particles, ferrofluid, cylindrical heat pipe, inclination angle, thermal performance
Стр:  199

DESIGN AND PRACTICAL APPLICATION OF THERMAL HUMIDITY CONVERTERS FOR LIQUID MATERIALS
The paper considers quality indicators and morphological tables of the main elements of thermal converters of the moisture content of liquid materials on the basis of which the optimal structure of these converters is selected from the quality indicators, namely, sensitivity, accuracy, reliability, and performance.  
Автор:  N. I. Avezova, P. M. Matyakubova, P. R. Ismatullaev, S. A. Kodirova
Ключевые слова:  quality, sensitivity, accuracy, reliability, speed, structure, optimal structure, measuring range, heat conductor, heating element
Стр:  208

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЦЕМЕНТНОГО КОМПОЗИТА, МОДИФИЦИРОВАННОГО ГИДРОТЕРМАЛЬНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ SIO2 И МУНТ, МЕТОДОМ РЕНТГЕНОФАЗОВОГО АНАЛИЗА
Методом рентгенофазового анализа изучено влияние на структуру портландцементного композита малых доз гидротермальных наночастиц SiO₂ и наночастиц многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) раздельно и в комбинации в возрасте от 4 ч до 28 сут. Установлено, что содержания клинкерных минералов и портландита не отличаются значительно в образцах, модифицированных наночастицами, по сравнению с контрольными образцами, что согласуется с данными термогравиметрии для возрастов 1 и 28 сут. В области углов 2θ = 5–12 градусов выявлены структурные отличия CSH-геля в наномодифицированных образцах: в возрасте 1 сут в дифрактограммах модифицированных образцов присутствовали пики CSH (I) с базельными расстояниями между слоями 12.44–12.54 Å. В возрасте 28 сут идентифицированы относительно более высокие пики тоберморитподобной структуры с базельным расстоянием, достигавшим максимального значения 14.54 Å в образце, модифицированном комбинацией наночастиц SiO₂ и МУНТ. Увеличение базельных расстояний соответствует снижению значений отношения Ca/Si, повышению упорядоченности структуры CSH-геля и согласуется с данными ИК-спектроскопии, показавшими более высокую степень полимеризации кремнекислородных тетраэдров в наномодифицированных образцах.  
Автор:  Е. Н. Полонина, В. В. Потапов, С. А. Жданок, С. Н. Леонович
Ключевые слова:  цементный композит, наночастицы SiO2, МУНТ, рентгенофазовый анализ, структура CSH-геля, базельные расстояния, Ca/Si отношение
Стр:  217

НЕКОТОРЫЕ ТОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ПРИЗМАТИЧЕСКИХ ТРУБАХ
Проблемы разных разделов физики и механики объединяет общая математическая модель, в основе которой лежит уравнение Пуассона с постоянной правой частью и нулевым (постоянным) значением искомой функции на контуре двухмерной области. Предлагается набор точных решений сформулированной задачи, в "плоской" области определенного вида для описания следующих задач: течения жидкости в канале при малых числах Рейнольдса; движения идеальной жидкости при вращении контура, ограничивающего область; кручения стержня; прогиба мембраны при нулевом смещении на границе области; нагрева стержня. Отмечается возможность построения приближенных решений для некоторых сечений канала и т. п., используя данные точные решения. Приведены примеры  
Автор:  А. И. Мошинский
Ключевые слова:  профиль скорости, канал, размерность, раствор клина, каверна
Стр:  225

МОДЕЛИРОВАНИЕ КРУПНЫХ ВИХРЕЙ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ОБТЕКАНИИ СФЕРЫ ВЯЗКОЙ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТЬЮ, В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧИСЕЛ РЕЙНОЛЬДСА
Проведено моделирование крупных вихрей, образующихся при обтекании сферы вязкой несжимаемой жидкостью, при различных числах Рейнольдса. Приведены зависимости локальных и интегральных характеристик течения от его начальных параметров. Результаты численных расчетов сравнивались с экспериментальными и расчетными данными, а также с корреляционными зависимостями для коэффициентов сопротивления и теплоотдачи, имеющимися в литературе.  
Автор:  К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, И. В. Тетерина
Ключевые слова:  вычислительная газовая динамика, моделирование, крупные вихри, сфера, отрыв, вихрь, сопротивление, теплообмен
Стр:  236

ОСОБЕННОСТИ ГАЗОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА СТАЦИОНАРНЫХ И ПУЛЬСИРУЮЩИХ ПОТОКОВ ВО ВПУСКНОЙ СИСТЕМЕ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Представлены данные о газодинамике и теплообмене стационарных и пульсирующих потоков по длине
впускной системы поршневого двигателя. Исследования проводились на натурных моделях поршневого
двигателя для разных начальных условий. Экспериментально показано влияние газодинамической нестационарности на тепломеханические характеристики потоков. Установлено, что степень турбулентности
пульсирующих потоков на порядок выше, чем при стационарном течении, а интенсивность теплоотдачи, наоборот, меньше на 5–13%. Показано, что значения степени турбулентности имеют тенденцию
к снижению (до 2 раз) при движении воздуха по длине впускной системы, а изменение интенсивности
теплоотдачи имеет параболический вид, что характерно как для стационарных, так и для пульсирующих
потоков. Полученные результаты могут быть использованы для уточнения инженерных методик расчета процессов газообмена и для разработки способов совершенствования впускных систем поршневых и
комбинированных двигателей.  
Автор:  Л. В. Плотников
Ключевые слова:  поршневой двигатель, впускная система, газовые потоки, газодинамика, степень турбулентности, локальная теплоотдача, сравнительный анализ
Стр:  246

ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ АГЛОМЕРАЦИИ СУБМИКРОННЫХ ЧАСТИЦ В РЕЗОНАНСНЫХ ГАЗОВЫХ ПРОМЕЖУТКАХ
Предлагается теоретическое обоснование физического принципа повышения эффективности ультразвуковой агломерации субмикронных частиц, основанного на создании резонансных условий с целью формирования вихревых потоков в газовых промежутках. Формируемые вихревые потоки приводят к локальному повышению концентрации частиц, которое увеличивает частоту столкновений, и, следовательно, эффективность агломерации. Предложена численная модель данного процесса. Результаты расчетов, проведенные на основании численной модели, позволили установить, что эффективность агломерации при создании колебаний с помощью изгибно-колеблющегося излучателя (формируется множество вихревых потоков) выше более чем в 4 раза, чем при создании колебаний с помощью поршневого излучателя (формируется один малоэффективный вихревой поток).  
Автор:  В. Н. Хмелёв, Р. Н. Голых, В. А. Нестеров, А. В. Шалунов
Ключевые слова:  ультразвук, газоочистка, коагуляция, агломерация, акустическое поле, фракционная эффективность, резонансный промежуток, вихревой поток
Стр:  255

КОСВЕННОЕ, ПО УРАВНЕНИЮ НЕЛИНЕЙНОСТИ, ИЗМЕРЕНИЕ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ НЕПРОЗРАЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Работа направлена на повышение метрологических характеристик и расширение области применения оптической термометрии непрозрачных объектов, в том числе ранее разработанного авторами метода двухцветовой компенсационной пирометрии с априорной усредненной настройкой. Получено уравнение нелинейности, которое связывает коэффициент нелинейности спектрального распределения направленной излучательной способности на средней длине волны регистрируемого излучения со значением спектральной направленной излучательной способности на одной из граничных длин волн через измеряемые яркостные температуры на трех длинах волн. Установлено, что количество численных решений уравнения при различных качественных и количественных характеристиках спектральных распределений составляет от 1 до 3. Для определения правильного решения предложены аналитический и алгоритмический способы его идентификации. На базе уравнения разработаны линейный, двухдиапазонный и параболический методы определения спектральной направленной излучательной способности. Установлено, что методические погрешности измерений температуры двухдиапазонным методом ниже погрешностей линейного в 5–7 раз. Для значительных нелинейностей погрешности параболического метода меньше погрешностей линейного в 1.13–1.24 раза. При этом в случае двухдиапазонного метода комплексные погрешности для двухцветовой компенсационной пирометрии ниже погрешностей для пирометрии спектрального отношения и энергетической в 110 и 7 раз соответственно.  
Автор:  Л. Ф. Жуков , Д. А. Петренко
Ключевые слова:  уравнение и коэффициент нелинейности, спектральное распределение направленной излучательной способности, температура объекта, яркостная температура, парабола
Стр:  266

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ