ТОМ 96, №3

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕОБРАТИМЫХ ПРОЦЕССОВ ОБРАТНОГО ОСМОСА И ДИФФУЗИОННЫХ МАШИН
Проведен термодинамический анализ необратимых систем обратного осмоса. Проанализирована связь показателей эффективности процесса с кинетикой массопереноса и найдена оценка предельных возможностей такой системы. Получены условия минимальной необратимости процесса при заданной производительности. Рассмотрены термодинамические возможности диффузионных машин, в частности, машин, вырабатывающих энергию за счет смешения пресной и соленой воды.  
Автор:  А. М. Цирлин
Ключевые слова:  рямой и обратный осмос, производство энтропии, область реализуемых режимов, диффузионные машины, условия минимальной диссипации.
Стр:  557

ОДНОВРЕМЕННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ИЗОТОПОВ МОЛИБДЕНА В КАСКАДЕ С ЗАДАННЫМ ЧИСЛОМ ГАЗОВЫХ ЦЕНТРИФУГ В СТУПЕНЯХ
Разработан метод одновременного концентрирования изотопов молибдена с промежуточной атомной массой в двух дополнительных отборах многопоточного каскада с заданным числом газовых центрифуг в ступенях. Метод учитывает зависимость коэффициентов разделения ступеней каскада от потока питания газовых центрифуг и коэффициента деления потока, что позволяет рассчитывать наиболее эффективные режимы работы. На его основе проведен вычислительный эксперимент по разделению гексафторида молибдена. Исследовано влияние факторов, связанных с потоком питания каскада, числом ступеней и газовых центрифуг. Показано, что потоки питания и коэффициенты разделения ступеней каскадов газовых центрифуг существенно отличаются от прямоугольных и прямоугольно-секционированных каскадов.  
Автор:  В. А. Палкин
Ключевые слова:  разделение изотопов, изотопы молибдена, разделительный каскад, газовая центрифуга, коэффициент разделения
Стр:  570

ОБОБЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОГО УДАРА В ДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРМОУПРУГОСТИ
Развита обобщенная математическая модель теплового удара в терминах динамической термоупругости и ее приложение к конкретным случаям интенсивного нагрева границы твердого тела, а именно: температурного, теплового, нагрева средой. Модель включает в себя одновременно три системы координат: декартовы координаты–массивное тело, ограниченное плоской поверхностью; сферические координаты– массивное тело с внутренней сферической полостью; цилиндрические координаты–массивное тело с внутренней цилиндрической полостью. Наличие кривизны граничной поверхности диктует исходную постановку динамической задачи в перемещениях с использованием предложенного уравнения "совместности" в перемещениях для динамических моделей. Проведен численный эксперимент и описан волновой характер распространения термоупругой волны. Предложены важные в практическом отношении инженерные расчетные соотношения для верхней оценки термических напряжений через скачки напряжений на фронте термоупругой волны, полученные по операционным решениям динамических задач. Указанные соотношения позволяют оперативно оценить степень опасности кратковременных динамических напряжений.  
Автор:  Э. М. Карташов, С. С. Крылов
Ключевые слова:  тепловой удар, математическая модель, динамическая термоупругость, термические напряжения
Стр:  575

ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ГИБРИДНЫМ РЕШЕТОЧНЫМ МЕТОДОМ БОЛЬЦМАНА
Разработана гибридная модель для анализа процесса совместного переноса массы и теплоты в трехмерной постановке. Расчет скорости потока проведен при помощи мезоскопических решеточных уравнений Больцмана, а поля температур и концентраций получены путем конечно-разностного решения макроскопических уравнений энергии и диффузии. Численные исследования выполнены при варьировании чисел Рэлея и Льюиса и отношения подъемных сил (BR), обусловленных градиентами температур и концентраций. Установлено, что при BR ≤ 0 и BR ≥ 2 в кубической полости формируются стратифицированные концентрационные и тепловые поля. Выделено три режима течения в зависимости от BR: квазидвумерный, трехмерный нестационарный и двумерный. Предложены корреляционные формулы для расчета средних чисел Нуссельта и Шервуда.  
Автор:  А. Э. Ни
Ключевые слова:  метод решеточных уравнений Больцмана, метод конечных разностей, естественная конвекция, массообмен.
Стр:  588

ОЦЕНКА ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ГИБКОЙ ВОЛОКНИСТОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЙ КОМПОЗИЦИИ
Предложена модель структуры гибкой теплоизоляционной композиции, которая представляет собой высокопористый волокнистый материал, войлок, закрытый со всех сторон тканью. Вся композиция прошита нитью. Войлок, ткань и прошивочная нить состоят из волокон из оксида кремния разного диаметра. Предложен алгоритм расчета эффективной теплопроводности и ее составляющих: радиационной и кондуктивной по твердой фазе и молекулярной через газ в порах. Для оценки радиационной составляющей теплопроводности в волокнистой сердцевине использованы теория Ми и приближение оптически плотной среды. Результаты расчета совпадают с экспериментальными данными, полученными стационарным методом на плоских образцах в интервале температур от 20 до 800o С в вакууме и инертной газовой среде.  
Автор:  А. В. Зуев, Ю. П. Заричняк, Н. Н. Воробьев, С. Л. Барботько
Ключевые слова:  волокна, гибкая теплоизоляция, модель структуры, теплопроводность, расчет
Стр:  597

ОЦЕНКА ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ГИБКОЙ ВОЛОКНИСТОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЙ КОМПОЗИЦИИ
Предложена модель структуры гибкой теплоизоляционной композиции, которая представляет собой высокопористый волокнистый материал, войлок, закрытый со всех сторон тканью. Вся композиция прошита нитью. Войлок, ткань и прошивочная нить состоят из волокон из оксида кремния разного диаметра. Предложен алгоритм расчета эффективной теплопроводности и ее составляющих: радиационной и кондуктивной по твердой фазе и молекулярной через газ в порах. Для оценки радиационной составляющей теплопроводности в волокнистой сердцевине использованы теория Ми и приближение оптически плотной среды. Результаты расчета совпадают с экспериментальными данными, полученными стационарным методом на плоских образцах в интервале температур от 20 до 800^oС в вакууме и инертной газовой среде  
Автор:  А. В. Зуев, Ю. П. Заричняк, Н. Н. Воробьев, С. Л. Барботько
Ключевые слова:  волокна, гибкая теплоизоляция, модель структуры, теплопроводность, расчет
Стр:  597

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ ПРИ ПОЖАРЕ
На основе теоретических и экспериментальных данных построена уточненная математическая модель термохимического разрушения многослойного композиционного материала. Установлено, что облицовка из вспучивающегося материала обеспечивает надежную защиту тела от действия пожара. Учет перетекания тепла поперек тела позволил более точно прогнозировать состояние защищаемой конструкции. Проведено сопоставление результатов численных расчетов с известными данными.  
Автор:  Д. П. Касымов, В. В. Перминов, А. А. Шевлякова, А. С. Якимов
Ключевые слова:  вспучивающееся огнезащитное покрытие, пористая сталь, теплопроводность
Стр:  607

ТЕПЛООБМЕН ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ ЖИДКОСТИ ПРИ ОТВОДЕ ТЕПЛА С ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ СФЕРИЧЕСКОГО СЛОЯ ПРИ МАЛЫХ ЗНАЧЕНИЯХ МАГНИТНОГО ЧИСЛА РЕЙНОЛЬДСА
Представлены результаты численного моделирования нестационарного теплообмена и магнитной гидродинамики электропроводной жидкости в сферическом слое. Исследовано влияние малых значений магнитного числа Рейнольдса и диссипации джоулевой теплоты на эволюцию структуры течения жидкости, поля температуры, магнитной индукции и распределения чисел Нуссельта  
Автор:  С. В. Соловьев
Ключевые слова:  математическое моделирование, нестационарный теплообмен, магнитная гидродинамика, магнитное число Рейнольдса, диссипация джоулевой теплоты, сферический слой
Стр:  615

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРУБЧАТОГО РАДИАТОРА ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ
К современным видам градирен для охлаждения жидкостей относятся устройства гибридного типа, позволяющие эффективно отводить теплоту от технологического оборудования при соблюдении требований экологической безопасности. Разработана градирня с гибридной системой охлаждения оборотной воды промышленных предприятий. Ее конструктивными особенностями являются использование блока оросителя с наклонно-гофрированными контактными элементами и трубчатым радиатором для исключения прямого контакта основного потока оборотной воды с воздухом. Целью работы является определение основного сопротивления теплопередаче при обтекании наружной поверхности труб радиатора гибридной градирни орошающей жидкостью. Было разработано математическое описание охлаждения оборотной воды в гибридной градирне. Результаты теоретических исследований показали, что на величину тепловой мощности отводимого от поверхности труб в гибридной системе охлаждения оборотной воды, существенное влияние оказывают температурные характеристики теплоносителя, орошающей (охлаждающей) жидкости, а также их режимы течения. Сопоставление экспериментальных и теоретических данных по изменению тепловой мощности, отводимой от поверхности труб радиатора, подтвердило адекватность разработанного математического описания процесса охлаждения в разработанной гибридной градирне  
Автор:  И. Н. Мадышев, В. В. Харьков, В. Э. Зинуров
Ключевые слова:  гибридная градирня, теплопередача, термическое сопротивление.
Стр:  630

INTERFEROMETRIC DATA ANALYSIS OF CONVECTIVE HEAT TRANSFER UNDER A DOWNWARD-FACING HORIZONTAL CIRCULAR PLATE
Interferometric data are analyzed to investigate heat transfer under a heated horizontal circular plate suspended in air at ambient temperature. To achieve an accurate reconstruction of the axisymmetric temperature field, the two-dimensional continuous wavelet transform and the Chebyshev wavelet method are used in the fringe shift process and in the Abel inversion, respectively. The results obtained are evidence for good agreement with the Nusselt number correlation given in the previous work. For the investigated Rayleigh numbers, the medium is axisymmetric and stratified in the vicinity of the plate. The accuracy of interferometric techniques is very sensitive to the methods used in the post-processing of the interferometric data  
Автор:  A. Ait Haj Said, M. Elfagrich, Y. Dahani
Ключевые слова:  natural convection, circular plate, downward-facing plate, holographic interferometry, wavelet transformation, Abel inversion, Nusselt number
Стр:  639

INTERFEROMETRIC DATA ANALYSIS OF CONVECTIVE HEAT TRANSFER UNDER A DOWNWARD-FACING HORIZONTAL CIRCULAR PLATE
Interferometric data are analyzed to investigate heat transfer under a heated horizontal circular plate suspended in air at ambient temperature. To achieve an accurate reconstruction of the axisymmetric temperature field, the two-dimensional continuous wavelet transform and the Chebyshev wavelet method are used in the fringe shift process and in the Abel inversion, respectively. The results obtained are evidence for good agreement with the Nusselt number correlation given in the previous work. For the investigated Rayleigh numbers, the medium is axisymmetric and stratified in the vicinity of the plate. The accuracy of interferometric techniques is very sensitive to the methods used in the post-processing of the interferometric data.  
Автор:  A. Ait Haj Said, M. Elfagrich, Y. Dahani
Ключевые слова:  natural convection, circular plate, downward-facing plate, holographic interferometry, wavelet transformation, Abel inversion, Nusselt number
Стр:  639

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОПЛАСТИЧНОЙ ЖИДКОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ТЕПЛООБМЕНА НА СТЕНКАХ КАНАЛА С РЕЗКИМ СУЖЕНИЕМ
Рассматривается задача о ламинарном осесимметричном течении вязкопластичной жидкости в канале с резким сужением сечения в условиях переменной температуры среды. Представлена математическая модель процесса, включающая уравнение переноса вихря, уравнение Пуассона для функции тока, уравнение энергии с учетом вязкой диссипации. Для описания реологических свойств жидкости используется модифицированная модель Шведова–Бингама, в рамках которой учитывается зависимость эффективной вязкости от температуры. В ходе решения задачи привлекается метод установления и численная методика на основе конечных разностей. Исследуются два режима теплообмена на стенках канала: в первом случае на всей протяженности стенки задается постоянное значение температуры, а во втором — на стенках в окрестностях входа и выхода задается постоянная температура, а в окрестности скачка сечения — нулевой тепловой поток. Выполняется оценка влияния теплового режима на структуру течения и местные потери давления. Приводятся результаты расчетов в виде распределений характеристик течения в зависимости от базовых параметров задачи.   
Автор:  К. Е. Рыльцева, Г. Р. Шрагер
Ключевые слова:  численное моделирование, скачок сечения канала, вязкопластичная среда, течение, вязкая диссипация, граничные условия, местное сопротивление, квазитвердое ядро
Стр:  652

КИНЕТИЧЕСКИ И АГРЕГАТИВНО НЕУСТОЙЧИВЫЕ НЕФТЯНЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
Анализируются кинетически и агрегативно неустойчивые неньютоновские нефтяные дисперсные системы и причины возникновения этой неустойчивости, связанные с коалесценцией капель и их оседанием. В связи с этим предложены модели утончения и разрыва межфазной неньютоновской пленки между двумя стыкованными каплями и модель изменения толщины межфазной пленки. В основу исследования принята модель Оствальда–де Виля, удовлетворительно описывающая псевдопластичные свойства нефти. Предложена модель оседания частиц в неньютоновской нефти. Предложенные модели сравнены с существующими экспериментальными данными, что показало их эффективность. Рассмотрены условия самоорганизации агрегативно и кинетически неустойчивых дисперсных систем. Отмечено, что такие системы при бесконечном времени не обладают наследственной памятью  
Автор:  Г. И. Келбалиев, Д. Б. Тагиев, М. Р. Манафов, Ф. Р. Шыхыева
Ключевые слова:  агрегативная и кинетическая неустойчивость, дисперсные системы, коалесценция капель, структуры, неньютоновская нефть, осаждение частиц, самоорганизация, наследственная память
Стр:  663

КИНЕТИЧЕСКИ И АГРЕГАТИВНО НЕУСТОЙЧИВЫЕ НЕФТЯНЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
Анализируются кинетически и агрегативно неустойчивые неньютоновские нефтяные дисперсные системы и причины возникновения этой неустойчивости, связанные с коалесценцией капель и их оседанием. В связи с этим предложены модели утончения и разрыва межфазной неньютоновской пленки между двумя стыкованными каплями и модель изменения толщины межфазной пленки. В основу исследования принята модель Оствальда–де Виля, удовлетворительно описывающая псевдопластичные свойства нефти. Предложена модель оседания частиц в неньютоновской нефти. Предложенные модели сравнены с существующими экспериментальными данными, что показало их эффективность. Рассмотрены условия самоорганизации агрегативно и кинетически неустойчивых дисперсных систем. Отмечено, что такие системы при бесконечном времени не обладают наследственной памятью.  
Автор:  Г. И. Келбалиев, Д. Б. Тагиев, М. Р. Манафов, Ф. Р. Шыхыева
Ключевые слова:  агрегативная и кинетическая неустойчивость, дисперсные системы, коалесценция капель, структуры, неньютоновская нефть, осаждение частиц, самоорганизация, наследственная память
Стр:  663

УНИФИЦИРОВАННЫЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ РАВНОВЕСНЫХ ТЕЧЕНИЙ ДЕТОНИРУЮЩИХ ГАЗОВ
Сформулирована приближенная модель химического равновесия для моделирования детонационных процессов в реагирующих газовых смесях. В ней по сравнению с точными (более детальными) моделями используются дополнительные физические предположения, позволяющие не только расширить область ее применения, но и существенно упростить вид системы решаемых уравнений. Показано, что для адекватных (согласованных с экспериментом) расчетов газодинамики детонационных течений вполне достаточно описывать компоненты продуктов детонации стандартным и ограниченным по количеству набором веществ. Предложена процедура для однозначного определения молярных долей этих веществ в состоянии химического равновесия, основываясь только на относительных концентрациях атомов, таких как кислород, углерод, водород, азот и любых других одноатомных инертных веществ, например, аргона  
Автор:  Е. С. Прохоров
Ключевые слова:  газовая детонация, газодинамические параметры, продукты сгорания, химическое равновесие, конденсация углерода
Стр:  671

УНИФИЦИРОВАННЫЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ РАВНОВЕСНЫХ ТЕЧЕНИЙ ДЕТОНИРУЮЩИХ ГАЗОВ
Сформулирована приближенная модель химического равновесия для моделирования детонационных процессов в реагирующих газовых смесях. В ней по сравнению с точными (более детальными) моделями используются дополнительные физические предположения, позволяющие не только расширить область ее применения, но и существенно упростить вид системы решаемых уравнений. Показано, что для адекватных (согласованных с экспериментом) расчетов газодинамики детонационных течений вполне достаточно описывать компоненты продуктов детонации стандартным и ограниченным по количеству набором веществ. Предложена процедура для однозначного определения молярных долей этих веществ в состоянии химического равновесия, основываясь только на относительных концентрациях атомов, таких как кислород, углерод, водород, азот и любых других одноатомных инертных веществ, например, аргона.  
Автор:  Е. С. Прохоров
Ключевые слова:  газовая детонация, газодинамические параметры, продукты сгорания, химическое равновесие, конденсация углерода
Стр:  671

О СКОРОСТИ ГОРЕНИЯ УГЛЕ-МЕТАНО-ВОЗДУШНОЙ ГАЗОВЗВЕСИ
Выполнено численное исследование скорости горения взвеси угольной пыли в бедной метано-воздушной смеси с использованием двухфазной двухскоростной модели реагирующей газодисперсной среды. Показано, что наличие небольшого количества метана в воздухе со взвесью угольной пыли увеличивает скорость распространения пламени в аэровзвеси. Увеличение размера частиц угольной пыли в бедной метано-воздушной смеси неоднозначно влияет на скорость распространения пламени в ней — приводит к уменьшению скорости пламени при малых концентрациях угольной пыли в смеси и к увеличению этой скорости при больших концентрациях угольной пыли. Определены пределы применимости представленной модели горения угле-метано-воздушной смеси  
Автор:  К. М. Моисеева, А. Ю. Крайнов, Д. А. Крайнов
Ключевые слова:  газовзвесь, угольная пыль, метано-воздушная смесь, горение, численное моделирование
Стр:  682

О СКОРОСТИ ГОРЕНИЯ УГЛЕ-МЕТАНО-ВОЗДУШНОЙ ГАЗОВЗВЕСИ
Выполнено численное исследование скорости горения взвеси угольной пыли в бедной метано-воздушной смеси с использованием двухфазной двухскоростной модели реагирующей газодисперсной среды. Показано, что наличие небольшого количества метана в воздухе со взвесью угольной пыли увеличивает скорость распространения пламени в аэровзвеси. Увеличение размера частиц угольной пыли в бедной метано-воздушной смеси неоднозначно влияет на скорость распространения пламени в ней — приводит к уменьшению скорости пламени при малых концентрациях угольной пыли в смеси и к увеличению этой скорости при больших концентрациях угольной пыли. Определены пределы применимости представленной модели горения угле-метано-воздушной смеси.  
Автор:  К. М. Моисеева, А. Ю. Крайнов, Д. А. Крайнов
Ключевые слова:  газовзвесь, угольная пыль, метано-воздушная смесь, горение, численное моделирование
Стр:  682

МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОГО ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ И РАСЧЕТ АКУСТИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА
С использованием моделей нестационарного горения твердого ракетного топлива и газодинамики течения продуктов его сгорания в камере выполнено численное моделирование нестационарного горения зарядов такого топлива и течения продуктов их сгорания в Т-камере. Проведено моделирование возникновения и затухания акустических колебаний в Т-камере. Представлены результаты расчета акустической проводимости горящей поверхности пороха Н. Расчетно-теоретические зависимости акустической проводимости поверхности горения твердого ракетного топлива от частоты колебаний давления и среднего давления в Т-камере качественно совпадают с имеющимися аналогичными экспериментальными зависимостями  
Автор:  А. Ю. Крайнов, В. А. Порязов, К. М. Моисеева
Ключевые слова:  Т-камера, твердое ракетное топливо, переменное давление, нестационарное горение, акустическая проводимость, поверхность горения
Стр:  692

МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОГО ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ И РАСЧЕТ АКУСТИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА
С использованием моделей нестационарного горения твердого ракетного топлива и газодинамики течения продуктов его сгорания в камере выполнено численное моделирование нестационарного горения зарядов такого топлива и течения продуктов их сгорания в Т-камере. Проведено моделирование возникновения и затухания акустических колебаний в Т-камере. Представлены результаты расчета акустической проводимости горящей поверхности пороха Н. Расчетно-теоретические зависимости акустической проводимости поверхности горения твердого ракетного топлива от частоты колебаний давления и среднего давления в Т-камере качественно совпадают с имеющимися аналогичными экспериментальными зависимостями.   
Автор:  А. Ю. Крайнов, В. А. Порязов, К. М. Моисеева
Ключевые слова:  Т-камера, твердое ракетное топливо, переменное давление, нестационарное горение, акустическая проводимость, поверхность горения
Стр:  692

ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ВИБРАТОРОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ, ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В НЕЙ
Представлена электродинамическая модель камеры сгорания, в которой горючая смесь поджигается подкритическим стримерным разрядом, полученным с использованием СВЧ излучения. Для локализации разряда в камере сгорания его инициатор (вибратор) располагается перпендикулярно оптической оси камеры. Рассмотрены возможности усиления электромагнитного поля на полюсах вибратора при вводе СВЧ излучения в камеру при помощи рупора и плоского волновода. Выполнены численные расчеты электрического поля, в котором формируется подкритический стримерный разряд в камере сгорании, в зависимости от геометрических параметров его инициатора. Определены пути усиления результирующего электромагнитного поля в области расположения вибратора с целью получения подкритического стримерного разряда с объемной структурой  
Автор:  П. В. Булат, К. Н. Волков, И. И. Есаков, П. Б. Лавров, А. А. Раваев
Ключевые слова:  СВЧ излучение, стримерный разряд, электродинамическая модель, плазменное горение
Стр:  703

ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ВИБРАТОРОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ, ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В НЕЙ
Представлена электродинамическая модель камеры сгорания, в которой горючая смесь поджигается подкритическим стримерным разрядом, полученным с использованием СВЧ излучения. Для локализации разряда в камере сгорания его инициатор (вибратор) располагается перпендикулярно оптической оси камеры. Рассмотрены возможности усиления электромагнитного поля на полюсах вибратора при вводе СВЧ излучения в камеру при помощи рупора и плоского волновода. Выполнены численные расчеты электрического поля, в котором формируется подкритический стримерный разряд в камере сгорании, в зависимости от геометрических параметров его инициатора. Определены пути усиления результирующего электромагнитного поля в области расположения вибратора с целью получения подкритического стримерного разряда с объемной структурой.   
Автор:  П. В. Булат, К. Н. Волков, И. И. Есаков, П. Б. Лавров, А. А. Раваев
Ключевые слова:  СВЧ излучение, стримерный разряд, электродинамическая модель, плазменное горение
Стр:  703

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ С ИНИЦИАТОРОМ ПОДКРИТИЧЕСКОГО СТРИМЕРНОГО РАЗРЯДА, РАСПОЛОЖЕННЫМ ПАРАЛЛЕЛЬНО ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ КАМЕРЫ
Рассматривается электродинамическая модель камеры сгорания, в которой горючая смесь поджигается подкритическим стримерным разрядом, полученным с использованием СВЧ излучения. Для локализации разряда в камере сгорания его инициатор (вибратор) располагается параллельно оптической оси камеры. На основе численных расчетов получены зависимости структуры электрического поля, в котором формируется разряд, от геометрических параметров вибратора и его проводимости. Для поиска оптимального расположения вибратора в камере сгорания проведены расчеты для различных его смещений от оптической оси камеры. Определены пути повышения результирующего электромагнитного поля в области расположения вибратора для формирования разряда с объемной структурой в камере сгорания.  
Автор:  П. В. Булат, К. Н. Волков, И. И. Есаков, П. Б. Лавров, А. А. Раваев
Ключевые слова:  СВЧ излучение, стримерный разряд, электродинамическая модель, плазменное горение
Стр:  713

МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ ТУШЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ОХЛАЖДЕНИЯ
Пожары с участием твердых горючих материалов, как правило, ликвидируются при подаче распыленной воды на горящую поверхность. Актуальны задачи определения оптимальной интенсивности и длительности подачи воды для обеспечения успешного подавления горения в случае пожаров различной мощности. В настоящей работе предложена математическая модель оптимизации процесса тушения твердых горючих материалов. С использованием уравнения теплопроводности получено аналитическое решение по определению времени подачи воды в очаг для тушения, которое зависит от теплофизических свойств горючих материалов, мощности теплового воздействия очага горения на эти материалы, времени свободного развития пожара, интенсивности подачи воды. Результаты выполненных вычислений иллюстрируют эффективность решения задач оптимизации тушения очагов пожаров с твердыми горючими материалами.  
Автор:  Н. П. Копылов, Р. А. Яйлиян, Е. Ю. Сушкина, С. С. Кропотова, П. А. Стрижак
Ключевые слова:  твердый горючий материал, режимы горения и тушения, модель оптимизации, метод охлаждения
Стр:  720

ОСОБЕННОСТИ РЕЛАКСАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ С ВЫСОКОДИСПЕРСНЫМИ УГЛЕРОДНЫМИ ДОБАВКАМИ
Исследовалось влияние на релаксационные свойства эластомерных композиций трех различных наноструктурированных углеродных материалов: нефункционализированного и функционализированных кислород- и аминосодержащими группами. В качестве эластомерных матриц использовались резиновые смеси на основе натурального каучука и бутадиен-нитрильного каучука. Определение релаксационных свойств резиновых смесей и резин на их основе проводилось на основании расчетов коэффициента релаксации напряжения и условно-равновесного модуля. Установлено, что функционализированные углеродные наноматериалы оказывают наиболее существенное влияние на ускорение релаксационных процессов в резиновых смесях на основе полярного каучука ввиду возможного уменьшения межмолекулярного взаимодействия его полярных групп. В композициях на основе натурального каучука введение функционализированных наноматериалов повышает скорость протекания релаксационных процессов только в композициях с полуусиливающим техническим углеродом, что обусловлено меньшими взаимодействиями макромолекул эластомера с цепочечными структурами наполнителя. Выявлено, что в композициях на основе бутадиен-нитрильного каучука применение углеродных наноматериалов приводит по сравнению с резиной без нанодобавки к увеличению условно-равновесного модуля в вулканизатах как с полуусиливающим, так и с высокоусиливающим техническим углеродом в дозировке 50.0 мас. ч. Резины на основе неполярного каучука, содержащие углеродные наноматериалы, характеризуются повышенными значениями условно-равновесного модуля только в случае композиций с полуусиливающим техуглеродом в дозировке 50.0 мас. ч.  
Автор:  Ж. С. Шашок, Н. Р. Прокопчук, Е. П. Усс, С. А. Жданок, А. В. Крауклис
Ключевые слова:  каучук, резина, углеродные наноматериалы, коэффициент релаксации, условно-равновесный модуль
Стр:  730

ВВЕДЕНИЕ АРМИРУЮЩИХ ЧАСТИЦ В ЖИДКИЙ АЛЮМИНИЙ
Описан способ введения армирующих микрочастиц нитрида бора BN в расплав алюминия А0. Армирующие частицы в составе таблеток, спрессованных в смеси с микрочастицами алюминия, вводились в жидкий алюминий. Алюминий находился в тигле и интенсивно перемешивался бегущим и вращающимся магнитным полем. Впоследствии расплав направленно кристаллизовался, после чего на электронном (FEI Quanta 650FEG с приставкой рентгеновского микроанализа EDAX Octane Elite) и оптическом (Hirox KH-7700) микроскопах изучалась его структура. В эксперименте также определялось удельное электросопротивление полученного композита и его механические характеристики. В работе численно рассчитывались электромагнитные и гидродинамические характеристики перемешиваемого расплава (использовались, соответственно, пакеты ANSYS MAXWELL 3D и ANSYS CFX). Приводятся картины полей скорости и формы свободной поверхности в процессе ввода частиц в жидкий металл. Эксперименты показали, что алюмокомпозиты, наполненные наночастицами, отличаются по физическим свойствам от алюмокомпозитов с микрочастицами. При увеличении концентрации наночастиц BN (100 нм) в алюминии А0 от 0 до 1.3% его электросопротивление возрастает на 4%, а предельная прочность становится выше на 13%. При увеличении концентрации микрочастиц BN (3–5 мкм) в алюминии А0 от 0 до 1.3% его электросопротивление возрастает на 6.8%, а предельная прочность, соответственно, только на 4%. Эксперимент показал, что увеличение процентной концентрации армирующих наночастиц в алюминии приводит к более быстрому росту предельной прочности и более медленному росту удельного электрического сопротивления, чем при введении армирующих микрочастиц  
Автор:  С. Ю. Хрипченко, В. М. Долгих, Р. Р. Сираев
Ключевые слова:  МГД перемешивание, алюмокомпозит, введение армирующих частиц, электросопротивление, предельная прочность, численный эксперимент
Стр:  736

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУМЕРНОГО И ПРОСТРАНСТВЕННОГО НЕСТАЦИОНАРНОГО ОБТЕКАНИЯ ТОЛСТЫХ ПРОФИЛЕЙ И КРЫЛЬЕВ МАЛОГО УДЛИНЕНИЯ СО ЩЕЛЕВЫМ ОТСОСОМ В ВИХРЕВОЙ ЯЧЕЙКЕ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ГИБРИДНЫМ АЭРОСТАТИЧЕСКИМ АППАРАТАМ
С помощью численного моделирования на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса при их замыкании SST-моделью турбулентности проведено сравнение автоколебательных режимов обтекания толстого профиля и крыла малого удлинения с вихревой ячейкой при наличии и отсутствии щелевого отсоса. Включение отсоса с размещением вентилятора в отводящем канале и выбросом струи в районе задней кромки двумерного профиля, а также отсос в двигательную установку на внутреннем контуре вихревой ячейки толстого крыла стабилизируют обтекание тел и существенно улучшают их аэродинамические характеристики. В двумерном случае аэродинамическое качество возрастает до 7, в трехмерном варианте увеличивается до 2.7.   
Автор:  С. А. Исаев, А. Е. Усачов , С. А. Сустин, Д. В. Никущенко, А. Г. Судаков, Н. В. Тряскин
Ключевые слова:  толстый профиль, крыло малого удлинения, вихревая ячейка, турбулентность, расчет
Стр:  746

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ЦИЛИНДРЕ ПРИ НАЛИЧИИ ОСЕВЫХ ГРАДИЕНТОВ ТЕМПЕРАТУРЫ
Исследуется трехмерное течение вязкого теплопроводного газа в быстровращающемся прямом круговом цилиндре при наличии осевых градиентов температуры. На начальном этапе рассматриваются газодинамический и тепловой пограничные слои на вращающемся протяженном диске. При учете температурного изменения плотности используется преобразование Дородницына, позволяющее свести решение задачи к интегрированию системы обыкновенных дифференциальных уравнений. C учетом инерционных эффектов получено приближенное аналитическое решение задачи в случае малых значений числа Прандтля, когда толщина теплового пограничного слоя превышает толщину гидродинамического. Результат расчета для протяженного диска используется для оценки интенсивности осевого циркуляционного потока во вращающемся цилиндре конечных размеров. Исследуется влияние интенсивности температурного возмущения на радиальный профиль циркуляции в роторе  
Автор:  В. Д. Борисевич, E. П. Потанин
Ключевые слова:  вращающийся цилиндр, вязкость, теплопроводность, циркуляционный поток, градиент температуры
Стр:  758

ВЛИЯНИЕ ЗАКРУТКИ ПОТОКА РАВНОВЕСНО ДИССОЦИИРУЮЩЕГО ГАЗА В ТРУБЕ НА ТЕПЛООБМЕН И ХИМИЧЕСКОЕ РЕАГИРОВАНИЕ В НЕМ
Представлены результаты математического моделирования влияния закрутки потока равновесно диссоциирующего теплоносителя (тетраоксида азота) в трубе на теплообмен и химическое реагирование в нем. Показано, что с увеличением интенсивности закрутки потока происходит интенсификация теплообмена в нем, приводящая к росту его числа Нуссельта. При этом теплоотдача потока зависит не только от интегральной интенсивности его закрутки, но и от способа ее организации. Установлено, что при активном воздействии центробежных сил на поток турбулентные возмущения, возникающие в нем, приводят к увеличению коэффициента его теплоотдачи, а при консервативном воздействии — к уменьшению этого коэффициента, и что путем изменения тангенциальной скорости течения вдоль радиуса трубы можно управлять интенсивностью теплообмена в нем  
Автор:  О. В. Матвиенко, П. С. Мартынов
Ключевые слова:  теплообмен, химическое реагирование, диссоциация, пограничный слой, закрученный поток, вычислительная гидродинамика
Стр:  766

СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПРИ СВЕРХЗВУКОВОМ ОБТЕКАНИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНЫХ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР ТЕЛА
В развитие ранее выполненных работ по оценке максимальных температур обтекаемой оболочки рассмотрена сопряженная задача нестационарного теплообмена при сверхзвуковом обтекании затупленной по сфере полой цилиндрической модели для условий экспериментальных исследований [1–4]. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных и оценены возможные способы снижения максимальных температур тела как за счет выбора геометрических характеристик модели, так и за счет выбора теплофизических характеристик материалов, включая возможную двухслойность цилиндрического держателя. Показано, что полученные критериальные зависимости позволяют проводить быструю оценку по снижению максимальных температур  
Автор:  В. И. Зинченко, В. Д. Гольдин
Ключевые слова:  : сверхзвук, тепловая защита, сопряженный теплообмен, теплозащитные материалы
Стр:  779

СНИЖЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ РЕЗЕРВУАРЕ
Предложен подход к повышению времени хранения криогенной жидкости в горизонтальном цилиндрическом резервуаре за счет снижения интенсивности тепломассопереноса от его внешней поверхности. Разработана математическая модель процессов тепломассопереноса в криогенной жидкости на основе уравнений нестационарного неизотермического турбулентного движения несжимаемой жидкости. В расчетах принята k–ε модель турбулентности. Сопоставление расчетных данных с экспериментальными показало адекватность предлагаемой модели. На основе математической модели показана возможность организации течения криогенной жидкости, обеспечивающего снижение интенсивности переноса перегретой жидкости из пограничного слоя у поверхности резервуара в зону испарения. Предложены способ механического ограничения термоконвективного потока жидкости от стенок резервуара к поверхности испарения жидкости в нем и устройство для реализации этого способа. Данное устройство, в отличие от аналогичных известных устройств, имеет малую площадь контакта с боковой поверхностью резервуара и инвариантно по отношению к уровню криогенной жидкости в нем. Вычислительный эксперимент показал эффективность предлагаемого подхода. На примере жидких азота, водорода и кислорода показано, что указанное устройства позволяет снизить интенсивность нагрева поверхности испарения криогенной жидкости в резервуаре и увеличить время ее хранения.  
Автор:  В. И. Ряжских, А. А. Хвостов, Д. А. Коновалов, В. А. Сумин, А. В. Ряжских
Ключевые слова:  криогенная техника, гравитационная конвекция тепла, математическое моделирование
Стр:  788

ДВИЖЕНИЕ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ В СИСТЕМЕ ПЛАСТ–ТРУБОПРОВОД С УЧЕТОМ ТЕПЛООБМЕНА
Построена модель нестационарного движения газожидкостной смеси в системе пласт–трубопровод при подключении к магистральной линии нового источника с учетом теплообмена между потоком газожидкостной смеси в подъемной трубе и окружающей его средой и даны решения краевых задач. В первом приближении определено влияние изменения реологических свойств газожидкостной смеси в зависимости от температуры на динамику ее движения. Получены аналитические формулы, позволяющие определить динамику давления на забое скважины и продуктивность пласта в зависимости от параметров системы. Проведены численные расчеты при практических значениях параметров системы  
Автор:  Э. М. Аббасов, Н. А. Агаева
Ключевые слова:  теплообмен, газожидкостная смесь, вязкость, дифференциальное уравнение, теплообмен, преобразование Лапласа
Стр:  796

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНЖЕКЦИИ ГАЗА В ЧАСТИЧНО НАСЫЩЕННЫЙ ВОДОЙ ПЛАСТ С УЧЕТОМ НЕРАВНОВЕСНОСТИ ПРОЦЕССА ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ
Представлена математическая модель инжекции метана в пористый пласт, изначально насыщенный метаном и водой, учитывающая неравновесность процесса гидратообразования в пласте. Получены и проанализированы распределения давления, температуры и гидратонасыщенности в пласте. Показано, что в общем случае процесс гидратообразования происходит с формированием трех характерных областей: ближней, поры которой содержат лишь газ и гидрат, дальней, насыщенной газом и водой, и промежуточной, разделяющей вышеуказанные области, содержащей газ, гидрат и воду. Установлено, что с течением времени протяженность промежуточной области уменьшается. Приведено сравнение процессов гидратообразования, рассчитанных по равновесной и неравновесной схемам. Показано, что чем выше проницаемость пласта, тем больше различаются между собой результаты расчетов по этим схемам  
Автор:  М. К. Хасанов, С. Р. Кильдибаева, М. В. Столповский
Ключевые слова:  газовый гидрат, неравновесный фазовый переход, пористая среда, метан, фильтрация
Стр:  810

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗА
Разработан метод расчета процесса циклической эксплуатации подземных хранилищ газа в газовом режиме и на его основе спрогнозированы технологические показатели VIIa–VII горизонта III блока подземного хранилища газа "Карадаг" по общему объему газа в период закачки и отбора в соответствии с сезонной потребностью. При этом фазовые состояния газа и воды корректировались с помощью уравнений состояния.  
Автор:  И. А. Ширалиев
Ключевые слова:  подземное хранение газа, отбор, закачка, пористость, проницаемость, давление
Стр:  817

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФИЛЬТРАЦИИ РАСТВОРОВ В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ С ПОЛУПРОНИЦАЕМЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ. ОСМОТИЧЕСКАЯ КОНВЕКЦИЯ
Приводятся обобщенные уравнения фильтрации растворов в пористых средах, содержащих полупроницаемые включения, учитывающие осмотический эффект. Поправки, описывающие этот эффект, обычно малы, но в некоторых случаях они играют ключевую роль, поскольку осмос является основной или единственной причиной движения раствора. С использованием разработанной модели решена новая задача об осмотической конвекции  
Автор:  М. М. Рамазанов
Ключевые слова:  раствор, осмос, обобщенная математическая модель, осмотическая конвекция, полупроницаемое включение
Стр:  823

THE EFFECT OF DIFFUSION AND MICROCONCENTRATION ON PLANE WAVES IN A GENERALIZED THERMOELASTIC MATERIAL
The governing equations for a linear, isotropic, homogeneous, thermoelastic material with diffusion and microconcentration in a plane have been stated in accordance with the Lord and Shulman theory of generalized thermoelasticity. The plane harmonic solutions of these equations have been obtained. It has been shown that there exist four dispersive coupled longitudinal waves and two uncoupled transverse waves. A half-space with thermally insulated surface has been taken for exploring the reflection of these plane waves. For an incident plane wave, the coefficients of reflection and energy shares of the reflected waves have been presented graphically. The numerical results have made possible to observe the effects of the diffusion and microconcentration parameters on the speeds, reflection coefficients, and the energy ratios  
Автор:  H. Singla, B. Singh
Ключевые слова:  generalized thermoelasticity, diffusion, microconcentration, plane waves, reflection coefficients, energy ratios
Стр:  834

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ