Инженерно-физический журнал

ТОМ 97, №1

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННО-КОНДУКТИВНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА ПУТЕМ БЕСКОНТАКТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ. 3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛООБМЕНА ДЛЯ ПОЛУПРОЗРАЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Решена задача одновременного определения комплекса коэффициентов математической модели теплопереноса для полупрозрачных материалов: коэффициента теплопроводности материала, коэффициента его теплообмена с внешней средой, теплового потока от нагревателя, поглощенного материалом, и коэффициента линейного поглощения материала
Автор: Д. С. Семенов, А. В. Ненарокомов, С. А. Будник, Д. М. Титов
Ключевые слова: теплоперенос, гипертермия, биологические ткани, обратная задача теплообмена, полупрозрачные материалы
Стр: 3

INTEGRAL TRANSFORM METHOD FOR SOLVING INHOMOGENEOUS HEAT EQUATION WITH MIXED BOUNDARY CONDITIONS
The inhomogeneous heat equation for a semi-infinite cylindrical solid body with mixed boundary conditions of the first and second kinds on the surface of the cylinder was solved using the Laplace and Hankel integral transforms. The solution of the mixed boundary-value problem was reduced to the dual integral equations which were solved using an appropriate substitution, and their solution was finally reduced to the Fredholm integral equations of the second kind which were solved by the infinite series method
Автор: N. A. Hoshan
Ключевые слова: : inhomogeneous heat equation, mixed boundary conditions, dual integral equations
Стр: 13

РАДИАЦИОННОЕ ОСТЫВАНИЕ НЕМОНОДИСПЕРСНОГО КАПЕЛЬНОГО ПОТОКА В БЕСКАРКАСНЫХ СИСТЕМАХ ОТВОДА НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕПЛА В КОСМОСЕ
Исследован процесс радиационного остывания немонодисперсного капельного потока в капельном холодильнике-излучателе. Описаны различные причины нарушения монодисперсности такого потока и определены характерные величины отклонения размеров капель от стандартных под действием различных факторов. Численно и аналитически исследовано влияние немонодисперсности указанного потока на процессы переоблучения частиц в нем и на их остывание. Получены оценки, позволяющие предсказать влияние степени немонодисперсности капельного потока в капельном холодильнике-излучателе на эффективность его работы
Автор: А. А. Сафронов
Ключевые слова: капельный холодильник-излучатель, радиационное остывание, монодисперсный поток капель
Стр: 20

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДИСПЕРГИРОВАННЫМ ПОТОКОМ
Выполнены эксперименты по исследованию эффективности процесса термостабилизации высокотемпературной поверхности диспергированным потоком теплоносителя при давлении в нем 0.2–0.6 МПа, массовом расходе теплоносителя (3.3–6.15) ⋅ 10^–3 кг/с и плотности орошения поверхности 1.67–3.11 кг/(м² ⋅ с). Оценены количества теплоносителя, испаряющегося во всех исследованых режимах теплообмена. Получено уравнение переноса тепла от высокотемпературной поверхности к диспергированному потоку теплоносителя в критериальной форме, описывающее различные режимы теплообмена. Критериальные уравнения качественно описывают экспериментальные данные в пределах небольшой погрешности, что свидетельствует об их удовлетворительной воспроизводимости в указанном диапазоне режимных параметров процесса
Автор: В. С. Штелинг, Ю. В. Вершинина, А. В. Дедов, А. В. Захаренков, А. Т. Комов, П. П. Щербаков
Ключевые слова: диспергированный поток, теплоноситель, тепловой поток, охлаждение, гидравлический контур, коэффициент теплоотдачи, экспериментальные исследования
Стр: 29

О ФИЛЬТРАЦИИ В НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧАХ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОДИНАМИКИ
Выполнено моделирование фильтрационных течений под шпунтом Жуковского через грунтовой массив, подстилаемый непроницаемым основанием или сильнопроницаемым напорным водоносным горизонтом, по двум схемам в рамках теории плоской установившейся фильтрации несжимаемой жидкости по закону Дарси. Исследовано влияние испарения или инфильтрации на свободной поверхности грунтовых вод на основе решения смешанных краевых задач теории аналитических функций с помощью метода Полубариновой-Кочиной. Разработаны алгоритмы расчета зоны насыщения грунта в случае, когда движение воды в нем определяется подпором грунта со стороны его непроницаемого основания или нижележащего хорошо проницаемого водоносного пласта, испарением или инфильтрацией на свободной поверхности грунтовых вод и капиллярностью грунта
Автор: Э. Н. Береславский
Ключевые слова: фильтрация, инфильтрация, испарение, грунтовые воды, свободная поверхность, шпунт Жуковского, метод Полубариновой-Кочиной, комплексная скорость, конформные отображения, уравнения класса Фукса
Стр: 36

ПРОПИТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДЛИННОМЕРНЫХ УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКОН ТЕРМОПЛАСТИЧНЫМ СВЯЗУЮЩИМ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ПРЕПРЕГА
Рассмотрена фильтрация жидкости в углеродных волокнах в процессе их пропитки. Предложена количественная связь механических свойств на сжатие углеродных длинномерных плоских нитей с их коэффициентом проницаемости в направлении, перпендикулярном поверхности нити. Разработана модель расчета процесса пропитки волокон термопластичным связующим на основе нестационарного решения одномерной задачи фильтрации. В результате сравнительного анализа экспериментальных и расчетных данных оценена динамическая вязкость расплава и аналог сил его поверхностного натяжения
Автор: Е. В. Славнов, В. М. Тимофеев, А. И. Судаков
Ключевые слова: фильтрация, углеродные волокна, сжатие, пропитка, термопластичная связка
Стр: 45

ДИНАМИКА НАСЫЩЕННОСТИ ПЛАСТА В ЗОНЕ ПРОНИКНОВЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА
С использованием асимптотического метода получено решение нелинейной задачи о вытеснении нефти фильтратом бурового раствора в пласте конечной толщины, на основе которого исследовано поле насыщенности пласта в зоне проникновения в него бурового раствора с учетом процесса вскрытия пласта. Полученное решение описывает движение вдоль толщины пласта границы, соответствующей положению бурового долота, выше которой заданы значения насыщенности пласта фильтратом бурового раствора и скорости фильтрации водной фазы, а ниже — скорость фильтрации и насыщенность полагаются равными нулю. Показано, что на больших временах полученное решение согласуется с известным выражением Баклея–Леверетта. На основе вычислительных экспериментов построены пространственно-временные распределения насыщенности пласта в зоне проникновения в него бурового раствора с учетом процесса вскрытия пласта
Автор: А. И. Филиппов, М. А. Зеленова, И. Ф. Кабиров, Т. М. Левина
Ключевые слова: пласт, насыщенность, асимптотический метод, фильтрат, буровой раствор, бурение
Стр: 53

INFLUENCE OF THE GENERATION OF GAS BUBBLES IN FLOODED LEAD–ACID BATTERIES ON THEIR THERMAL BEHAVIOR
The thermal behavior of flooded lead–acid batteries with different distances between their electrodes, in which there takes place a temperature rise, was investigated at different rates of charging and discharging of these batteries with the use of the PIV method. It was established that, in the case of small rates of charging and discharging of such a battery, a decrease in the distance between its electrodes leads to a decrease in the temperature rise and in the heat generation in it, while, in the case where these rates are large, the opposite effects take place
Автор: S. Nahidi, M. Salari, I. J. Gavzan, S. Saedodin
Ключевые слова: flooded lead–acid batteries, electrodes, insoluble gas bubbles, heat generation, temperature rise.
Стр: 64

РАЗРАБОТКА ПОРИСТОГО КАРБИДОВОЛЬФРАМОВОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, ЕГО СТРУКТУРА И СВОЙСТВА, ОСОБЕННОСТИ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СО СТАЛЬНЫМИ ПЛИТАМИ
Высокотемпературным вакуумным спеканием получен пористый композиционный карбидовольфрамовый сплав ВНЖК + 69 вес.% WC. Приведены результаты исследований микроструктуры и физико-механических свойств сплава. Проведено экспериментальное исследование высокоскоростного взаимодействия цилиндрических ударников, изготовленных из данного материала, со стальными плитами в диапазоне скоростей 1200–1400 м/с
Автор: В. В. Буркин, А. С. Дьячковский, А. Н. Ищенко, В. А. Кудрявцев, А. Ю. Саммель, А. Б. Скосырский, Е. Ю. Степанов
Ключевые слова: карбидовольфрамовый, композиционный сплав, физико-механические свойства, цилиндрический ударник, стальная плита, высокоскоростное взаимодействие
Стр: 78

СТРАТЕГИИ ХОЛОДНОГО ЗАПУСКА ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНОЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ
Рассмотрены процессы, протекающие в топливных элементах на основе полимерной электролитической мембраны при отрицательных температурах. Описаны механизмы деградации активных электрокаталитических слоев и газодиффузионных электродов этих элементов при замерзании воды в них. Предложены методы снижения или исключения негативного влияния отрицательных температур на характеристики топливных элементов, а также инженерно-технические решения по обеспечению их холодного запуска
Автор: С. А. Григорьев, М. А. Климова
Ключевые слова: топливный элемент, полимерная электролитическая мембрана, замораживание, отрицательная температура, холодный запуск
Стр: 82

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ТЕЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩЕЙ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ
Исследовано течение неньютоновской полимерной среды в плоском канале и теплообмен в нем при граничных условиях первого рода для малых чисел Рейнольдса и большого числа Пекле с использованием реологической модели Эллиса с вязкостью, зависящей от температуры, давления и степени химического превращения среды. Рассматривалось течение высоковязкой среды с химическими реакциями, приводящими к резкому увеличению ее вязкости, для математического описания которого использовалась модель, включающая кинетическое уравнение химической реакции и уравнение энергии с диссипативным членом. Показано значительное влияние различных факторов на образование и скорость роста затвердевшего пристеночного слоя в таком течении. Задача решена численно методом конечных разностей по итерационной схеме
Автор: А. В. Баранов
Ключевые слова: неньютоновская жидкость, теплообмен, неизотермическое течение, диссипация
Стр: 93

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОГО ГОРЕНИЯ ПРОПАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ЗАКРУЧЕННОМ ПОТОКЕ
Проведено исследование турбулентного горения пропановоздушной смеси в закрученном потоке. Для расчета осредненной скорости химической реакции использовалась комбинация модели диссипации вихря и кинетической модели с учетом турбулентных пульсаций. Влияние слабой закрутки на локализацию пламени малó. Если длина рециркуляционной зоны, появляющейся при сильной закрутке потока, превосходит длину предпламенной зоны, фронт пламени захватывается рециркуляционной зоной и совершает движение вверх по потоку, ко входу в канал, где происходит стабилизация пламени. На начальном участке течения химическое реагирование определяется Аррениусовской кинетикой. В области, непосредственно примыкающей к пламени, механизм горения, регулируемый турбулентностью, становится значимым
Автор: О. В. Матвиенко
Ключевые слова: турбулентность, горение, закрученный поток, пропановоздушная смесь, теплообмен, вычислительная гидродинамика
Стр: 98

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА И ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ПРОПАНО-ВОЗДУШНУЮ СМЕСЬ
Рассматривается влияние предварительной ионизации горючей смеси и возбуждения ее молекул под воздействием электронного пучка и внешнего электрического поля на интенсивность процессов горения смеси при различных скоростях ее возбуждения. Приведены результаты расчета температуры сухой и влажной пропано-воздушных смесей при их воспламенении. Даны рекомендации по применению облучения дозвукового течения такой смеси электронным пучком во внешнем электрическом поле для увеличения эффективности ее горения
Автор: П. В. Булат , К. Н. Волков, Л. П. Грачев, И. И. Есаков, П. Б. Лавров, М. Е. Ренев
Ключевые слова: плазмо-химическая модель, химические реакции, плазменное горение, электронный пучок, электрическое поле
Стр: 111

ПЛАЗМЕННОЕ ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТ
Выполнен термодинамический анализ с использованием универсальной программы TERRA, который позволил определить оптимальные параметры процесса плазменного воспламенения и стабилизации горения твердого топлива. Осуществлено кинетическое моделирование процесса плазменного воспламенения и стабилизации горения твердого топлива по программе PlasmaKinTherm. Выявлены изменения температур, скоростей и концентраций компонентов высокотемпературного двухкомпонентного топлива по длине плазменно-топливной системы. В экспериментах по плазменному воспламенению аэросмеси Экибастузского угля получен устойчивый факел, определены его температура, состав и степень газификации углерода. Выполненное сравнение экспериментальных и расчетных данных показало их удовлетворительное согласие
Автор: В. Е. Мессерле, А. Л. Моссэ, М. Н. Орынбасар, А. Б. Устименко
Ключевые слова: плазменное воспламенение, уголь, высокотемпературное двухкомпонентное топливо, плазменно-топливная система
Стр: 118

ОСОБЕННОСТИ ПИРОЛИЗА И ГАЗИФИКАЦИИ БИОМАССЫ ПРИ МИКРОВОЛНОВОМ НАГРЕВЕ В СРЕДЕ СО2
Исследовано влияние реакционной среды СО₂ и объема в диапазоне 200–600 мл на выход основных компонентов (СО, СО₂, Н₂, СН₄) генераторного газа при микроволновом нагреве биомассы. Определены зависимости средних и максимальных концентраций газов от объема подаваемого углекислого газа в камеру микроволнового реактора. Получены тренды изменения концентраций перечисленных газов с течением времени. Установлены времена начала выделения концентраций газовых компонентов и их продолжительность при варьировании подаваемого объема СО₂ в камеру. Исследовано влияние подачи реакционных газов на массу коксового остатка. Показано, что вдув в камеру реактора СО₂ оказывает положительное влияние на интенсификацию микроволнового пиролиза биомассы, в результате чего повышается выход горючих компонентов образующейся газовой смеси
Автор: Г. С. Няшина, М. А. Курганкина, А. С. Швец
Ключевые слова: биомасса, микроволновый пиролиз, генераторный газ, реакционная атмосфера, углекислый газ, валоризация отходов
Стр: 127

ВИСКОЗИМЕТР ВИБРАЦИОННЫЙ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ
Значения вязкости жидкостей важны для прогнозирования течения жидкости во многих нефтегазовых и химических производственных процессах. В этой статье описывается ряд методов, используемых для измерения вязкости жидкостей, в том числе капиллярный, ротационный, вибрационный и акустический. Приведен также ряд моделей, используемых для оценки вязкости элементов, зависимости вязкости от температуры и вязкости многокомпонентных систем, в том числе уравнение Аррениуса. Разброс данных, имеющихся в литературе, подчеркивается путем сравнения двух обзоров данных по элементам
Автор: П. М. Матякубова, П. Р. Исматуллаев, Ж. У. Шамуратов
Ключевые слова: физическая модель, поток, влагосодержание, жидкий материал, термочувствительный элемент, нагревательный элемент, трубопровод, теплообмен
Стр: 136

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ЖИДКИХ ГИДРОФТОРХЛОРПРОИЗВОДНЫХ ОЛЕФИНОВ В ДИАПАЗОНЕ ОТ ЛИНИИ НАСЫЩЕНИЯ ДО КРИТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
Предложена методика прогнозирования теплопроводности жидких гидрофторолефинов (ГФО) и гидрохлорфторолефинов (ГХФО), которые относятся к хладагентам четвертого поколения, в диапазоне параметров состояния от линии насыщения до критического давления (p_cr) и от температуры тройной точки (T_tr) до критической температуры (T_cr). В рамках методики предложены две корреляционные зависимости, апробированные на примере описания теплопроводности восьми жидких ГФО и ГХФО хладагентов в интервале температур от T_tr до T_cr. Одна из корреляций основана на корреляции S. Yang и др., в рамках которой мы учли требования динамической масштабной теории критической точки, другая разработана на основе критериальной единицы Л. П. Филиппова. Показано, что обе корреляции с малой неопределенностью описывают данные о теплопроводности жидких ГФО и ГХФО хладагентов как на линии насыщения, так и в однофазной области. Также показано, что модернизированная корреляция Yang S. и др. в пределах экспериментальной неопределенности описывает экспериментальные данные о теплопроводности пропана в окрестности критической точки. На основе предложенной методики впервые получены табулированные данные о теплопроводности жидкого хладагента R1234ye(E) в интервале температур от 203.15 до 375.15 K.
Автор: И. В. Кудрявцева, С. В. Рыков, В. А. Рыков
Ключевые слова: теплопроводность, хладагенты, гидрофторолефины, гидрохлорфторолефины, R1234ye(E), корреляции, пропан, критическая точка
Стр: 144

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЛОТНОГО УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНОГО КОМПОЗИТА НА НЕТКАНОЙ ОСНОВЕ В ИОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Рассмотрены особенности структуры, а также основные механические и теплофизические свойства высокоплотного углерод-углеродного композиционного материала на основе нетканого каркаса. Показана перспективность использования данного материала в изготовлении ускоряющего и эмиссионного электродов ионно-оптической системы источника ионов. Представлены результаты работы ионно-оптической системы с двумя комплектами электродов диаметром 180 мм со щелевой и круглой апертурами в составе экспериментального источника ионов ВЧИИ-16ИП. Достигнуты режимы работы источника ионов, обеспечивающие минимальный полуугол расходимости ионного пучка при работе на ксеноне и криптоне с различными конфигурациями электродов. Исследована микроструктура и элементный состав поверхностей электродов ионно-оптической системы после испытаний источника ионов. Проведены сравнительные исследования поверхностей электродов после их высокотемпературного отжига в вакууме
Автор: А. Б. Елаков, Е. А. Богачев, Ю. С. Перминова, А. И. Могулкин, А. В. Мельников, О. Д. Пейсахович
Ключевые слова: углерод-углеродный композит, нетканая заготовка, структурная однородность, ионный инжектор, ионно-оптическая система, электрод
Стр: 154

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕФОРМАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ И ФРАГМЕНТАЦИИ КАПЕЛЬ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ДВИЖЕНИИ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ
Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований характеристик деформации поверхности и фрагментации капель высоковязких жидкостей (глицерина и расплава Al₂O₃) при движении в газовой среде. Установлены типичные формы капель, режимы и циклы деформации поверхности, длительности циклов и амплитуды. Определены минимальные относительные скорости движения капель, приводящие к фрагментации капель высоковязких жидкостей (глицерина и расплава Al₂O₃). Установлено влияние на характеристики деформации капель группы факторов: скорости потока (0–100 м/с) и начальных размеров капель (1–5 мм). Получено удовлетворительное согласие экспериментальных данных и результатов теоретических расчетов для высоковязких жидкостей (на примере капель глицерина).
Автор: Д. В. Антонов, Р. М. Федоренко, В. В. Шеховцов, П. А. Стрижак, О. Г. Волокитин
Ключевые слова: высоковязкие жидкости, деформация, фрагментация, эксперимент, моделирование, вторичные фрагменты
Стр: 163

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ ПОТОКА В ЦИЛИНДРЕ ПРИ ТЕЧЕНИИ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ТАРЕЛЬЧАТЫЕ КЛАПАНЫ РАЗНЫХ КОНФИГУРАЦИЙ
Представлены данные о газодинамической структуре потока в цилиндре при его заполнении через тарельчатые клапаны с головками в форме круга и квадрата. Исследования проводились на лабораторной установке, моделирующей поршневой двигатель внутреннего сгорания. Течение воздуха через газодинамическую систему двигателя осуществлялось в стационарном режиме с начальной скоростью от 8 до 41 м/с. Термограммы структуры потока получены для двух контрольных сечений этой системы методом тепловизуализирующей съемки. Установлено, что конфигурация головки клапана цилиндра оказывает существенное влияние на структуру потока в нем и что в цилиндре с круглым клапаном имеются ярко выраженные застойные зоны. Показано, что применение клапанов с квадратной головкой обеспечивает более равномерное заполнение цилиндра воздухом по всему его объему по сравнению с традиционным круглым клапаном. Полученные данные могут быть полезны для уточнения математических моделей процесса заполнения цилиндра и для разработки новых способов модернизации клапанных узлов поршневых машин
Автор: Л. В. Плотников
Ключевые слова: тарельчатый клапан, цилиндр, стационарный поток воздуха, поршневой двигатель, тепловизуализирующая съемка
Стр: 175

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДАЛЬНОБОЙНОСТИ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВИХРЕЙ В ТРЕХМЕРНЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ СТРУЯХ
Представлены результаты экспериментов, показывающие возможность наблюдения и фотографирования вихревых элементов диссипативного масштаба гидродинамической турбулентности. Установлены причины существования крупномасштабных вихрей различных типов на начальном участке турбулентных струй и исследовано влияние этих вихрей на распределение скорости в свободной турбулентной струе на всех участках течения в широком интервале изменения его режимных и геометрических параметров. Измерения проводились как в отсутствие, так и при наличии акустического воздействия на струю и сопровождались визуальным наблюдением развития крупномасштабных вихрей на ее начальном и переходном участках
Автор: М. С. Исатаев, Г. Толеуов, Ж. К. Сейдулла, М. Султан
Ключевые слова: прямоугольное сопло, параметр удлинения, трехмерная турбулентная струя, крупномасштабные вихри
Стр: 182

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЙ ТЯЖЕЛОЙ ЖИДКОСТИ МНОГОМЕРНЫМ УЗЛОВЫМ МЕТОДОМ ХАРАКТЕРИСТИК
Представлен вариант обратного метода характеристик, в алгоритм которого введен дополнительный дробный временной шаг, что позволяет без потери точности и устойчивости проводить расчеты с бóльшим временным шагом. Приведены расчетные формулы модифицированного обратного метода характеристик для односкоростной обобщенно-равновесной модели газожидкостной смеси. При расчете многомерных задач исходная система уравнений расщепляется на ряд одномерных подсистем, для расчета которых используется модифицированный обратный метод характеристик. С использованием предложенного метода рассчитаны: растекание столба жидкости под действием сил гравитации для плоского и осесимметричного случаев; падение капли жидкости на жесткую гладкую преграду. Результаты расчетов сопоставлены с имеющимися экспериментальными данными
Автор: В. С. Суров
Ключевые слова: модифицированный обратный метод характеристик, многомерный узловой метод характеристик
Стр: 189

ГИДРОДИНАМИКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ВЫХОДНОМ УЧАСТКЕ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ КАССЕТНОГО ТИПА
Приведены результаты экспериментальных исследований гидродинамики теплоносителя в выходном участке кассетной тепловыделяющей сборки реактора РИТМ атомной станции малой мощности. Цель работы: исследование перераспределения осевой скорости и расхода потока теплоносителя на выходе из твэльного пучка, за головкой тепловыделяющей сборки, возле трубы отбора теплоносителя и в отверстиях верхней опорной плиты. Для достижения цели проведены эксперименты на научно-исследовательском стенде с воздушной рабочей средой на модели выходного участка тепловыделяющей сборки, включающей выходной фрагмент пучка твэлов, головку, верхнюю опорную плиту с трубой отбора теплоносителя. При проведении исследований были применены пневмометрический метод и метод впрыска контрастной примеси. В качестве исследуемой была выбрана область, охватывающая все поперечное сечение модели. Картина течения теплоносителя представлена картограммами распределения осевой скорости и расхода теплоносителя, а также картограммами распределения контрастной примеси. Результаты экспериментов могут быть использованы при проектировании новых активных зон реакторов РИТМ. Полученная база опытных данных может использоваться для локальной валидации CFD программ и одномерных теплогидравлических кодов, используемых при обосновании теплотехнической надежности активных зон
Автор: С. М. Дмитриев, Т. Д. Демкина, А. А. Добров, Д. В. Доронков, Д. С. Доронкова, А. Н. Пронин, А. В. Рязанов, Д. Н. Солнцев, А. Е. Хробостов
Ключевые слова: ядерный реактор, активная зона, топливная кассета, твэл, дистанционирующая решетка, головка, труба отбора теплоносителя, осевая скорость, осевой расход, контрастная примесь
Стр: 198

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Предложен способ, позволяющий рассчитать параметры вихревой системы охлаждения оборудования летательного аппарата в зависимости от условий полета. Определена оптимальная конфигурация и размеры основных элементов вихревой трубы. Методом численного моделирования получены параметры работы вихревой системы. Проведена проверка адекватности расчетной модели
Автор: И. А. Потапов, А. В. Косицын
Ключевые слова: вихревая труба, численное моделирование, натуральный эксперимент, эффект охлаждения
Стр: 207

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УДАРНИКОВ ИЗ КАРБИДОВОЛЬФРАМОВОГО СПЛАВА С КОНИЧЕСКОЙ ФОРМОЙ ГОЛОВНОЙ ЧАСТИ СО СТАЛЬНОЙ ПРЕГРАДОЙ
Расчетно-экспериментальным методом исследована бронепробиваемость цилиндрических ударников из сплавов ВНЖ-90 и ВНЖК + 75% ВК8 с плоской и конической головными частями при взаимодействии со стальной преградой в скоростном диапазоне 1200–1300 м/с. Приведены расчетные результаты взаимодействия рассмотренных ударников со стальными преградами при скоростях удара до 2000 м/с.
Автор: А. Н. Ищенко, В. В. Буркин, Н. Н. Белов , Я. Д. Липатникова , А. Ю. Саммель, А. Б. Скосырский, Е. Ю. Степанов, Н. Т. Югов
Ключевые слова: высокоскоростное взаимодействие, кинетический ударник, преграда, математическая модель
Стр: 216

МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПОЗИТНОЙ ПРЕГРАДЫ С УДАРНИКОМ СФЕРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ
Построена и верифицирована математическая модель поведения композитной преграды в условиях ударно-волнового нагружения. Расчетно-экспериментальным методом выполнена оценка влияния модифицированной композитной преграды при высокоскоростном взаимодействии со сферическим стальным ударником в диапазоне скоростей 500–1200 м/с.
Автор: А. С. Пляскин, Н. Н. Белов, Н. Т. Югов, Г. П. Тонких, Э. С. Усеинов , А. И. Бабарыкина , А. Н. Ищенко, В. В. Буркин, А. Ю. Саммель, Е. Ю. Степанов, А. В. Чупашев
Ключевые слова: высокоскоростной удар, композитная преграда, сферический ударник, математическое моделирование
Стр: 220

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МИНИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ СКВОЗНОГО ПРОБИТИЯ ПОДВОДНОЙ СТАЛЬНОЙ ПРЕГРАДЫ СУПЕРКАВИТИРУЮЩИМ УДАРНИКОМ
Выполнена экспериментально-теоретическая оценка минимально-необходимой скорости для сквозного пробития стальных преград толщиной 20–60 мм суперкавитирующим ударником из сплава ВНЖ-95. Параметрические расчеты проведены в рамках упруго-идеально-пластической модели Прандтля–Рейсса.
Автор: В. В. Буркин, А. С. Дьячковский, А. Н. Ищенко, А. Ю. Саммель, Е. Ю. Степанов, М. В. Хабибуллин, А. В. Чупашев
Ключевые слова: математическое моделирование, высокоскоростное взаимодействие, суперкавитирующий ударник, стальная преграда
Стр: 226

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ДИСКА ИЗ СПЛАВА, УПРОЧНЕННОГО НЕКОГЕРЕНТНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ
Проведено исследование пластической деформации вращающегося диска из дисперсно-упрочненного сплава на основе алюминия. Выявлено влияние размера упрочняющих частиц на прочностные свойства материала. Результаты моделирования показывают, что упрочнение материала наночастицами существенно изменяет прочностные характеристики. В сплавах с меньшими расстояниями между упрочняющими частицами при одной и той же объемной доле частиц требуется большая частота вращения диска для достижения пластической деформации. С ростом температуры материал становится более пластичным, что сопровождается понижением напряжения течения материала. В результате этого происходит уменьшение частоты вращения, при которой начинается пластическая деформация. С увеличением внутреннего и внешнего радиусов диска при одной и той же его ширине сопротивление диска пластической деформации уменьшается и начало пластической деформации наступает при более низкой частоте вращения
Автор: О. В. Матвиенко, О. И. Данейко
Ключевые слова: дисперсно-упрочненные материалы, наноразмерные частицы, напряженно-деформированное состояние, деформационное упрочнение, пластическая деформация, математическая модель
Стр: 232

ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ ПОВЕРХНОСТИ СИЛУМИНА МАРКИ АК5М2 В СОСТАВЕ КОМПОЗИТА МЕТАЛЛ/УГЛЕПЛАСТИК НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Представлены результаты испытаний на одноосное растяжение образцов слоистого композита силумин/углепластик (АК5М2/CFRP). В качестве базового материала принят силумин доэвтектического состава марки АК₅М₂ с облучением импульсным электронным пучком рабочей поверхности образца. Для создания слоистых композитов к поверхности силумина приклеивали углеродную однонаправленную ткань "CARBONWRAP Tape 230" производства ООО "Нанотехнологический центр композитов" (НЦК), Россия. В качестве связующего применяли двухкомпонентный эпоксидный состав "CARBONWRAP Resin 530+" производства НЦК. Испытание образцов на одноосное растяжение осуществлялось на испытательной машине "INSTRON 3382" при скорости растяжения 0.3 мм/мин. Эволюция полей деформаций на поверхности образцов получена при помощи цифровой оптической системы "Vic-3D" на основе метода корреляции цифровых стереоскопических изображений. По результатам испытаний построены диаграммы деформирования при одноосном растяжении образцов АК5М2/CFRP. Методами растровой электронной микроскопии получено электронно-микроскопическое изображение приповерхностного слоя силумина. Выполнен анализ структуры и ее влияния на физико-механические свойства. Проведен анализ деформированного состояния образцов по картинам распределений относительных продольных и поперечных деформаций в пространстве и времени.
Автор: А. М. Устинов, А. А. Клопотов, Ю. Ф. Иванов, А. Д. Тересов, Е. А. Петрикова
Ключевые слова: силумин доэвтектического состава, облученная поверхность, высокоскоростная кристаллизация, скоростное охлаждение, электронный пучок, слоистый композит силумин/ углепластик, деформированное состояние, поля деформаций
Стр: 245

ЗАРЯДКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ, СООТВЕТСТВУЮЩАЯ МИНИМУМУ ДИССИПАТИВНЫХ ПОТЕРЬ
Решена задача о законе зарядки нелинейной электрической емкости (аккумулятора, конденсатора), соответствующем минимуму диссипативных потерь энергии. Продолжительность процесса, конечный и начальный запасы энергии фиксированы. Показано, что связь зарядного тока с напряжением на емкости для оптимального закона зарядки одинакова для любых зависимостей емкости от напряжения
Автор: А. М. Цирлин, М. А. Заева
Ключевые слова: нелинейная электрическая емкость, зарядное устройство, диссипативные потери энергии, зарядный ток, оптимальная зарядка
Стр: 257

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ