ТОМ 98, №1

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ОПУСКНОГО ТЕЧЕНИЯ РТУТИ В НЕРАВНОМЕРНО ОБОГРЕВАЕМОЙ КРУГЛОЙ ТРУБЕ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПОПЕРЕЧНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Проведено численное исследование методом LES опускного течения ртути в неоднородно обогреваемой круглой трубе под воздействием поперечного магнитного поля. Задача решена в сопряженной со стенкой постановке с моделированием слоя загрязнений (контактного электрического сопротивления) на внутренней поверхности стенки трубы. Расчеты проведены при следующих значениях чисел Рейнольдса, Прандтля, Грасгофа и Гартмана: Re = 10⁴ , Pr = 0.024, Gr = 6 ⋅ 10⁷ , 12 ⋅ 10⁷ , Ha = 0–1000. Показано, что электропроводность слоя загрязнений оказывает существенное влияние на устойчивость течения и возникновение аномально высоких низкочастотных пульсаций температуры жидкости и стенки трубы.
Автор:  М. В. Макаров, Г. Г. Яньков, В. И. Артемов
Ключевые слова:  LES, сопряженная постановка, круглая труба, ртуть, опускное течение, неоднородный по периметру обогрев, поперечное магнитное поле, аномально высокие пульсации температуры
Стр:  3

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОПРЯЖЕННОГО ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРА ПОТОКОМ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СРЕДЫ
Приводятся результаты численного моделирования теплообмена при охлаждении ламинарным потоком газожидкостной среды нагретого металлического цилиндра в вертикальном кольцевом канале. Результаты получены на основе математической модели сопряженного теплообмена потока газожидкостной среды и металлического цилиндра в двухмерной нестационарной постановке, учитывающей осесимметричность течения восходящего потока охлаждающей среды относительно продольной оси цилиндра. Для решения системы дифференциальных уравнений использован метод контрольного объема. Параметры поля течения рассчитаны алгоритмом SIMPLE. Для итерационного решения систем линейных алгебраических уравнений использован метод Гаусса–Зейделя с нижней релаксацией. Получены параметры теплообмена при охлаждении потоком газожидкостной среды высокотемпературного металлического цилиндра с учетом парообразования. Показана динамика изменения значений скорости охлаждения металлического цилиндра по времени. Анализируется интенсивность изменения структурно-фазовых преобразований материала цилиндра в зависимости от скорости охлаждения.
Автор:  C. C. Макаров, А. М. Липанов, А. И. Карпов, М. Ю. Альес
Ключевые слова:  газожидкостная среда, высокотемпературный металлический цилиндр, парообразование, сопряженный теплообмен, численное моделирование
Стр:  20

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ОБЪЕМНОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕКЛА ПРИ СЕЛЕКТИВНОМ ЛАЗЕРНОМ ПЛАВЛЕНИИ
Объемные металлические стекла (ОМС) являются перспективными материалами. Однако для формирования аморфной структуры они требуют закалки из жидкого состояния, что не позволяет получать большие объемные изделия с аморфной структурой. Селективное лазерное плавление (СЛП) — это аддитивная технология, при которой порошки обрабатываются слой за слоем для формирования детали по трехмерной модели. В СЛП скорость охлаждения превышает критическую скорость охлаждения для ОМС, что говорит о возможности применения СЛП для ОМС. Целью данной работы является определение параметров кинетики кристаллизации при СЛП путем теоретического анализа конкретного примера процесса с последующей оценкой применимости подобранных параметров на других образцах. Сравнение расчетов и эксперимента показало широкий диапазон применимости полученных параметров.
Автор:  М. А. Гриднев, Р. С. Хмыров, А. В. Гусаров
Ключевые слова:  аддитивные технологии, селективное лазерное плавление, лазерное воздействие, аморфные сплавы, объемное металлическое стекло, кинетика кристаллизации, теплоперенос, математическое моделирование
Стр:  27

РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ТВЭЛОВ В БАССЕЙНЕ ВЫДЕРЖКИ ЭНЕРГОБЛОКА № 4 БЕЛОЯРСКОЙ АЭС ПРИ ЗАПРОЕКТНЫХ АВАРИЯХ
Проведено исследование температурного состояния отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) реактора БН-800 в условиях запроектной аварии, связанной с внезапным полным осушением бассейнов выдержки с ОЯТ. Расчеты выполнены с учетом естественной турбулентной конвекции и теплового излучения для различных значений остаточного тепловыделения ОЯТ. Рассмотрены два сценария развития аварии: с принудительной вентиляцией бассейна выдержки (БВ) и с естественной вентиляцией БВ, т. е. в условиях полного обесточивания хранилища ОЯТ. Для каждого из исследованных аварийных сценариев получены стационарные поля температур в отсеке БВ, чехлах с ОЯТ и отработавших тепловыделяющих сборках (ОТВС) и сделан вывод о достижении или не достижении заданной максимально допустимой температуры оболочек твэлов 800^o С. Приведены рекомендации по возможным способам интенсификации охлаждения ОТВС в условиях запроектной аварии.
Автор:  Е. В. Садикова, А. А. Плетнев, В. Г. Сидоров
Ключевые слова:  отработавшее ядерное топливо, бассейн выдержки, запроектная авария, численное моделирование, тепломассообмен
Стр:  38

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНЕГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ТЕПЛООТДАЧУ ОДНОРЯДНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО ПУЧКА ИЗ КРУГЛОРЕБРИСТЫХ ТРУБ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИФИЦИРОВАННОЙ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ
Представлены экспериментальные исследования и обобщение данных теплоотдачи однорядного пучка биметаллических труб со спиральными накатными алюминиевыми ребрами и кольцевым равномерным межреберным загрязнением в режиме свободной конвекции к вертикальным потокам воздуха, создаваемым вытяжной шахтой высотой Н = 0.52–2.24 м с регулируемым проходным сечением f_отв = 0.0087–0.1185 м² . Пучок выполнен из шести труб с коэффициентом оребрения φ = 21.0 и межтрубным шагом S₁ = 64 мм. По данным измерений вычисляли средние приведенные коэффициенты теплоотдачи пучка, которые составили величины от 1.26 до 5.84 Вт/(м² ⋅ ^oС) при числах Релея (20–163) ⋅ 10³ .  Обнаружено что загрязнение может приводить к существенному снижению теплоотдачи (до 41%). Оптимальная площадь выходного отверстия вытяжной шахты увеличивается с ростом высоты вытяжной шахты, но уменьшается при загрязнении пучка.
Автор:  Г. С. Маршалова, А. Б. Сухоцкий, Д. В. Островская, Е. С. Данильчик
Ключевые слова:  аппарат воздушного охлаждения, загрязнение, интенсифицированная свободная конвекция, вытяжная шахта
Стр:  46

ОЦЕНКА ПОВЕДЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ В ПОЛЕ ТЕМПЕРАТУР ОТ –162 ДО +1300°C, ФОРМИРУЮЩЕГОСЯ ПРИ АВАРИЯХ С УЧАСТИЕМ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
В настоящее время в Российской Федерации отсутствует единый стандартный метод испытаний на крио- и огнестойкость защитных покрытий, отражающий специфику аварий с участием сжиженного природного газа (СПГ). В существующих методах испытаний на криостойкость реализуются более жесткие условия, чем при воздействии СПГ на объект с нанесенным защитным покрытием, а огневые испытания проводятся при более низкой температуре, чем температура горения паров СПГ в реальных условиях. Проведен теплофизический расчет поведения ряда защитных покрытий, нанесенных на стальную пластину, при воздействии температур –176 и 1100^oC в условиях криокамеры и печи по критерию времени достижения пределов хрупкости и текучести.
Автор:  П. С. Копылов, С. Н. Копылов, И. П. Елтышев, А. В. Пехотиков
Ключевые слова:  метан, сжиженный природный газ, криозащита, огнестойкость, покрытие, тепломассообмен
Стр:  54

ДВУХФАЗНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОНАГРУЖЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА
Обеспечение оптимальных тепловых режимов работы двигателей, электроники, аккумуляторных батарей и другого оборудования электротранспорта является актуальной проблемой. При разнообразии систем охлаждения тепловыделяющих объектов использование тепловых труб и термосифонов является одним из оптимальных направлений. Тепловые трубы и термосифоны бесшумны в работе и не требуют затрат энергии, что очень важно для беспроводного электротранспорта. Они могут воспринимать тепло от охлаждаемого объекта, отводить его за пределы объема, заполненного оборудованием, и затем передавать охлаждающей жидкости или воздуху. С помощью теплообменников на тепловых трубах можно не только оптимизировать тепловые режимы работы электродвигателя, батарей и силового электронного оборудования, но и обеспечивать работу бортовых климатических установок. 
Автор:  Л. Л. Васильев, А. С. Журавлёв, Л. П. Гракович, М. И. Рабецкий, Л. А. Драгун
Ключевые слова:  электромобиль, электротранспорт, терморегулирование, тепловая труба, термосифон
Стр:  62

СУРРОГАТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В ТУРБИННОЙ СТУПЕНИ
На основе URANS-подхода разработана численная модель управления температурной сепарацией на рабочих лопатках турбины авиационного двигателя и эффективностью ее ступени за счет регулировки окружного положения форсунок на выходе камеры сгорания и добавления закрутки потока газа внутри них. Показано, что при отсутствии закрутки потока в межлопаточном канале регулировка расположения теплового пятна относительно входа в этот канал оказывает разнонаправленные воздействия на КПД турбины и на температурную сепарацию в ней. При закрутке потока в тепловом пятне не происходит однонаправленного улучшения аэродинамических и тепловых характеристик проточной части турбины. При этом снижение КПД турбины (относительно случая однородных полей температуры и скорости течения газа) находится в диапазоне от 0.19 до 1.08%. Предложена суррогатная модель на базе программного комплекса IOSO, которая используется для оптимизации рабочего процесса в турбинной ступени авиационного двигателя в многокритериальной постановке, что позволяет получить заданное число Парето-оптимальных решений для КПД турбины и температурной сепарации в ней.
Автор:  Д. К. Попова, Н. Н. Кортиков
Ключевые слова:  взаимодействие ротор–статор, закрутка потока, камера сгорания, температурная сепарация, клокинг-эффект, турбинная ступень, IOSO-технология, многокритериальная оптимизация
Стр:  74

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ЧАСТИЦ МАЛЫХ РАЗМЕРОВ
Исследована задача кристаллизации расплавленной частицы с начальной температурой, равной температуре плавления, при конвективном теплообмене на поверхности. Решено уравнение теплопроводности для области с подвижными межфазными границами, закон перемещения которых заранее не известен. Для частиц малых размеров получены аналитические выражения, описывающие распространение фронта кристаллизации, время кристаллизации, с указанием границ применимости.
Автор:  Р. Н. Ризаханов
Ключевые слова:  кристаллизация, фронт кристаллизации, межфазная граница, уравнение теплопроводности, фазовый переход, конвективный теплообмен, температурное распределение, время кристаллизации
Стр:  84

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУХОГО БЛОКА ОРОСИТЕЛЯ ГРАДИРНИ
С целью увеличения энергоэффективности градирни и экономии воды разработан ороситель градирни, состоящий из сухого блока — теплообменных труб радиатора и мокрого блока — контактных элементов в виде гофрированных пластин. Предложена математическая модель для определения тепловой мощности сухого блока градирни. Представлены экспериментальные исследования свободно-конвективного теплообмена коридорных пучков медных труб блока оросителя 100  ×  100 мм с вертикальным потоком воздуха, создаваемым вентилятором с регулируемым расходом. Получены данные о влиянии средней скорости воздуха, проходящего через трубный пучок оросителя, на изменение тепловой мощности сухого блока градирни. Экспериментальные данные обобщены уравнениями подобия для расчета средней теплоотдачи пучков и отдельных их рядов. Доказано, что увеличение массового расхода жидкости в трубчатом радиаторе сухого блока оросителя приводит к снижению общего количества отводимого тепла в градирне. Обнаружено, что увеличение средней скорости воздуха в блоке оросителя приводит к повышению тепловой мощности, а также к снижению доли теплообмена за счет естественной конвекции.
Автор:  И. Н. Мадышев, О. С. Дмитриева
Ключевые слова:  ороситель, градирня, теплоотдача, трубчатый радиатор, тепловая мощность, число Нуссельта
Стр:  91

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ СТЕФАНА ДЛЯ КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ КОЛЕБАНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Предложено решение задачи Стефана для одномерного слоя теплоизоляции стен помещения, состоящей из фазоизменяемого материала, в предположении, что температура наружной поверхности стены равна температуре окружающей среды и ее колебания являются гармоническими и квазистационарными. Указанная задача решалась в зависимости от относительной амплитуды колебаний температуры окружающей среды Δϑ, числа Био, характеризующего теплоотдачу со стороны помещения, и комплекса физических свойств теплоизоляционного материала. Получено аналитическое решение задачи для относительно больших амплитуд колебаний температуры окружающей среды — Δϑ ≥ 1. Показано, что при использовании фазоизменяемого материала с температурой фазового перехода, равной температуре в помещении, отсутствуют колебания температуры внутренней поверхности стены помещения, температура которой в течение всего периода колебаний температуры окружающей среды равна температуре в помещении.
Автор:  Е. П. Валуева, Е. А. Морозов
Ключевые слова:  задача Стефана, фазоизменяемые материалы, квазистационарный режим.
Стр:  101

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В СТЕНКАХ КАНАЛА СОЛНЕЧНОГО ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ ПРИ ЗАМЕРЗАНИИ ВОДЫ
Рассматривается задача моделирования плоского канала прямоугольного сечения солнечного водонагревателя, заполненного водой, при ее замерзании для оценки напряжений, возникающих в стенках канала. Разработана математическая модель деформирования стенки такого канала при частичном замерзании воды в нем. Для моделирования применяется теория упругого цилиндрического изгиба двухслойной пластины. Получены расчетные соотношения для определения напряжений в стенках канала в зависимости от толщины намерзающего льда. Приведен пример расчета напряжений в стенках канала при замерзании воды. По результатам расчетов определены напряжения, возникающие в металлической стенке канала солнечного водонагревателя по мере замерзания воды.
Автор:  А. Т. Теймурханов, Г. Н. Товарных
Ключевые слова:  солнечный водонагреватель, плоский канал, вода, лед, замерзание, двухслойная пластина, изгиб, напряжение
Стр:  110

EFFECT OF ROOM SIZE ON EXTERNAL EXPLOSION INDUCED BY VENTED NATURAL GAS EXPLOSION
The computational fluid dynamics technology was used to study the influence of the equivalent length-todiameter (L/D) ratio of a room on the effects of natural gas explosions, and the distribution characteristics and scope of influence of internal and external explosion overpressures and high temperatures were analyzed. The results revealed that the internal maximum peak overpressure increased linearly with increase in the L/D ratio. As the L/D ratio increased, the external explosion overpressure and safety distance of overpressure hazards first increased and then decreased, and the external explosion location gradually approached the vent. With increase in the L/D ratio, the range of external combustible gas clouds expanded, whereas the range of high-temperature areas gradually decreased. The range of external combustible gas clouds was negatively correlated with the range of the high-temperature areas. When the L/D ratio increased, the presence of large-scale obstacles reduced the growth rate of the indoor and outdoor maximum peak overpressure, but increased the range of high-temperature areas. 
Автор:  Kai Yang, Hao Wu, Lei Pang, Pengfei Lv, and Jing Shen
Ключевые слова:  natural gas, vented explosion, room size, external explosion, hazard
Стр:  116

КОМПОЗИЦИОННЫЕ ЖИДКИЕ ТОПЛИВА: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Приведены результаты экспериментальных исследований основных этапов жизненного цикла композиционных жидких топлив. Данные топлива синтезируются с целью решения совокупности экологических, экономических, энергетических и технологических задач. Потенциальное сырье формируется из числа промышленных и коммунальных отходов, растительных компонентов, биомассы, эфиров, жиров, сточных и технологических вод. С учетом совокупности свойств композиционные жидкие топлива могут быть применены в котельных, газотурбинных, двигательных и иных установках. Представлены результаты мультикритериального анализа основных экологических, энергетических, технико-экономических индикаторов типичных композиционных жидких топлив. Выделены наиболее перспективные композиции.
Автор:  В. В. Дорохов, Д. С. Романов, П. А. Стрижак
Ключевые слова:  композиционные жидкие топлива, добавки, минимизация антропогенных выбросов, повышение полноты выгорания, термическая конверсия отходов
Стр:  126

ВОСПЛАМЕНЕНИЕ БЕДНЫХ СМЕСЕЙ ВОДОРОД–ВОЗДУХ–ПАРЫ ВОДЫ ЗА УДАРНЫМИ ВОЛНАМИ
Экспериментально исследовано воспламенение бедных смесей водорода с воздухом и парами воды за отраженными ударными волнами в диапазоне температур 947–1552 K и давлении 1 атм. Выполнено численное моделирование профилей концентрации электронно-возбужденного радикала ОН* с использованием нескольких широко используемых детальных кинетических механизмов. Показано, что влияние воды на самовоспламенение бедных водородно-воздушных смесей при температуре выше 1050 K несущественно. Расхождение между расчетами и экспериментальными данными при температуре ниже 1050 K объясняется наличием малых примесей, образующихся в каталитических реакциях на поверхности.
Автор:  П. Н. Кривошеев, Ю. С. Кисель, А. В. Скилондь, К. П. Авсюкевич, А. М. Тереза, О. Г. Пенязьков
Ключевые слова:  задержка воспламенения, ударная труба, ударная волна, смесь водорода с воздухом и парами воды, детальный кинетический механизм, химическая кинетика, численное моделирование
Стр:  138

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБА ПОДАЧИ РЕАГЕНТОВ В РЕАКТОР НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕКСАФТОРИДА УРАНА С МЕТАНОМ И КИСЛОРОДОМ В РЕЖИМЕ ГОРЕНИЯ
Представлены результаты численного моделирования влияния способа подачи реагентов по коаксиальной форсунке в реактор типа туннельной горелки на основные параметры процесса взаимодействия гексафторида урана с метаном и кислородом в режиме диффузионного турбулентного горения. 
Автор:  Т. А. Федорова, Д. С. Пашкевич, П. А. Попов, В. А. Талалов
Ключевые слова:  гексафторид урана, фторид водорода, диоксид урана, численное моделирование, турбулентное диффузионное горение
Стр:  145

ПОЛУЧЕНИЕ ФТОРИДА ВОДОРОДА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ОБЕДНЕННОГО ГЕКСАФТОРИДА УРАНА С МЕТАНОМ И КИСЛОРОДОМ В РЕЖИМЕ ГОРЕНИЯ
Выполнены расчетные и экспериментальные исследования получения фторида водорода из гексафторида урана при его взаимодействии с метаном и кислородом в режиме горения. Расчеты показали, что в термодинамически равновесной смеси в системе элементов U–F–C–H–O, в которой количество атомов водорода больше или равно количеству атомов фтора, а количество атомов кислорода в два раза превышает количество атомов урана, при температуре выше 1100 K основным фторсодержащим веществом является фторид водорода, а основными урансодержащими веществами — оксиды урана. Фториды и оксифториды урана составляют порядка 3% смеси, а фториды и оксифториды углерода в ней отсутствуют. Требуемая температура смеси может быть достигнута при взаимодействии гексафторида урана с метаном и кислородом в режиме горения. Установлено экспериментальным путем, что в реакторе типа туннельной горелки диаметром 142 мм в смеси UF₆–CH₄–O₂ с мольным соотношением веществ, близком к 1.0:1.5:2.5, факел надежно формируется с помощью самовоспламеняющейся пары F₂–NH₃ и стабильно горит при расходе гексафторида урана порядка единиц граммов в секунду. Основным урансодержащим продуктом процесса горения является смесь оксидов урана UO₂ и U₃O₈, в которой присутствует ковалентно связанный фтор в количестве порядка 1% в основном в форме UF₄, а основным фторсодержащим продуктом является плавиковая кислота с содержанием фторида водорода больше 95%.
Автор:  Д. С. Пашкевич, А. Р. Зимин, Ю. И. Алексеев, Д. А. Мухортов, П. С. Камбур, В. Б. Петров, Д. А. Баженов, В. В. Капустин, П. А. Смолкин, Т. А. Фeдорова
Ключевые слова:  обедненный гексафторид урана, фторид водорода, диоксид урана, метан, горение
Стр:  154

МУЛЬТИКРИТЕРИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗГОТОВЛЕННОГО В НАНОМЕМБРАННОМ РЕАКТОРЕ БИОТОПЛИВА
Представлены характеристики биотоплива, полученного путем экологически безопасной переэтерификации и нанофильтрации в наномембранном реакторе. Изготовлена пористая наномембрана на основе поливинилиденфторида и сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом. Эксплуатационные характеристики полученного топлива исследованы с использованием стенда на основе вихревой горелки, воспроизводящей работу дизельной установки малой энергетики. Результаты исследования свойств биотопливных композиций на основе дизельного топлива, а также характеристик их распыления, зажигания и горения позволили выделить оптимальную концентрацию метиловых эфиров жирных кислот рапсового масла в составе такой композиции. 
Автор:  А. Е. Ашихмин, М. В. Пискунов, П. А. Стрижак
Ключевые слова:  жидкое топливо, биодизель, наномембрана, переэтерификация, распыление, сжигание, дымовые газы
Стр:  163

ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ДВУХФАЗНОГО ПУЗЫРЬКОВОГО ОТРЫВНОГО ТЕЧЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕНА В ПРЯМОУГОЛЬНОМ КАНАЛЕ С ОДИНОЧНОЙ ПРЕГРАДОЙ
Проведено экспериментальное исследование гидродинамической структуры двухфазного пузырькового отрывного течения и теплообмена в канале с одиночной преградой в виде прямоугольника, равнобокой трапеции и прямоугольной трапеции Эксперименты проводились для течения жидкости с содержанием газа β = 0–5% при числах Рейнольдса в диапазоне 5000–12 500. Для измерения локальных гидродинамических характеристик потока использовался PIV/PLIF метод. Показано, что введение пузырей в поток жидкости в указанном канале смещает точку его присоединения вверх по течению по сравнению с однофазным потоком, что вызвано увеличением градиента скорости двухфазного потока жидкости в пристенной области канала. Для оценки теплообмена в канале с помощью тепловизора измерялась температура внешней стенки нагреваемой пластины из нержавеющей стали, которая была установлена заподлицо со стенкой канала. Установлено, что комбинированный эффект введения преграды в канал и пузырей в поток жидкости в нем позволяют интенсифицировать теплообмен в канале на 60%.
Автор:  И. А. Евдокименко, П. Д. Лобанов, А. В. Чинак, К. А. Филиппский , E.-K. Si-Ahmed , C. Gentric , W. Blel , J. Legrand
Ключевые слова:  двухфазное течение, пузыри, отрывное течение, теплообмен, преграда
Стр:  174

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНОЙ ТКАНИ
Представлены результаты моделирования конвективной сушки хлопчатобумажной ткани. Математическая модель учитывает различные механизмы переноса воды в капиллярно-пористом теле, позволяет получать локальные значения теплофизических и текстурных параметров материала. Показано, что результаты численного моделирования удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.
Автор:  О. Р. Дорняк, М. К. Кошелева, В. П. Мешалкин
Ключевые слова:  сушка, ткань, математическое моделирование, тепло- и массоперенос, многофазные системы
Стр:  183

ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ПИКОВ ДАВЛЕНИЯ В ЗОНДИРУЮЩЕМ ИМПУЛЬСЕ
Показана возможность использования импульсов давления, переотраженных от поверхности пористой среды в ударной трубе и от ее верхнего торца, в качестве зондирующих импульсов для изучения изменений в среде, произошедших под воздействием ударной волны.
Автор:  А. Т. Ахметов, И. К. Гималтдинов , А. Ф. Мухаметзянов
Ключевые слова:  песчаная насыпка, импульс давления, ударная труба, зондирующий импульс, пик давления
Стр:  190

ИМИТАЦИОННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ОСАЖДЕНИЮ ЧАСТИЦ РЕГОЛИТА LMS-1D В ГИРОТРОННОМ РАЗРЯДЕ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЮ НА СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Описаны имитационные эксперименты по взаимодействию лунной пыли с поверхностью солнечных панелей. Эксперименты основаны на создании пылевого плазменного облака путем воздействия излучения мощного импульсного гиротрона на вещество, имитирующее лунную пыль. Этот подход был протестирован с использованием имитатора лунного реголита. Представлен анализ результатов осаждения заряженных частиц реголита на солнечные панели различных типов и изменения их эффективности.
Автор:  А. С. Соколов, В. Д. Степахин, Н. Н. Скворцова, В. Д. Борзосеков, Т. Э. Гаянова, А. К. Козак, Н. T. Вагапова, И. В. Бадурин , E. С. Логинова, Е. A. Образцова, Л. В. Колик, А. С. Конькова, Е. М. Кончеков, Н. Г. Гусейн-заде
Ключевые слова:  низкотемпературная плазма, пылевая плазма, реголит, гиротрон, микроволновый разряд, солнечные батареи
Стр:  197

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЛАЗМЕННОГО КАНАЛА ИСКРОВОГО РАЗРЯДА С ПОДВЕШЕННОЙ КАПЛЕЙ ВОДЫ
Представлен анализ взаимодействия плазменного канала искрового разряда с подвешенной на нити каплей дистиллированной воды в условиях нагрева до 40 ^oС. Рассмотрен процесс испарения капли с участием источника термоэмиссии без разряда и с искровым разрядом. С использованием инструментов пирометрии исследована динамика изменения температуры капель воды при испарении. Проведено качественное исследование кинетики испарения подвешенной капли дистиллированной воды в условиях эксперимента. Для визуального описания процесса испарения сферической капли воды, обтекаемой плазменным каналом искрового разряда в виде нитевидной плазмы, введено понятие эффекта персика. Экспериментально установлено, что независимо от температуры капли воды искровой разряд ускоряет ее испарение на 35% предположительно благодаря расширению искрового канала вследствие радиального разлета молекул газа (окружающей среды) и дополнительного нагрева капли вдоль меридианной линии.
Автор:  И. А. Шорсткий
Ключевые слова:  искровой разряд, капля воды, испарение, искровой канал, тепломассоперенос, ударная волна
Стр:  205

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ СТАДИИ ЛАМИНАРНО-ТУРБУЛЕНТНОГО ПЕРЕХОДА В СВЕРХЗВУКОВОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ ПРИ НАЛИЧИИ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ
Рассматривается возбуждение и развитие первой моды неустойчивости на пластине при числе Маха набегающего потока M = 3, температуре стенки, близкой к адиабатической, и числе Рейнольдса Re∞ = 2 ⋅ 10⁷ . На основе прямого численного моделирования получены значения коэффициентов восприимчивости и критических амплитуд продольной компоненты пульсаций вектора скорости течения в сверхзвуковом пограничном слое на плоской пластине при углах атаки 0 и 5^o .
Автор:  И. В. Егоров, Н. В. Пальчековская
Ключевые слова:  ламинарно-турбулентный переход, нелинейная стадия, сверхзвуковое течение, прямое численное моделирование
Стр:  214

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОЙ ФОРМЫ ВИХРЕВОЙ СТРУКТУРЫ ЗАКРУЧЕННОГО ТЕЧЕНИЯ
Проведены экспериментальные исследования по выявлению физических механизмов и факторов, приводящих к формированию структурно-подобных форм спирально-вихревого движения текучих сред. Получено подтверждение теоретической зависимости, определяющей соотношение между геометрическими размерами трехмерных спирально-вихревых образованиях и частотами вращения в них. На примере импактного закрученного течения показано, что образование крупномасштабной детерминированной вихревой структуры текучей среды обусловлено кризисом ее термодинамической устойчивости, соответствующим явлению кризиса закрученного потока.
Автор:  О. В. Митрофанова, И. Г. Поздеева, Н. А. Старовойтов
Ключевые слова:  гидроаэродинамика, закрученное течение, спирально-вихревые структуры, кризис закрученного потока, термодинамическая устойчивость, структурное подобие, экспериментальные исследования, акустические колебания, резонанс
Стр:  218

ВЛИЯНИЕ ЧИСЛА ПРАНДТЛЯ НА ИНТЕНСИФИКАЦИЮ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ РАЗВИТОМ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ В КАНАЛЕ С ОДНОЙ ОРЕБРЕННОЙ СТЕНКОЙ
Представлены результаты численного моделирования развитого, пространственно периодического турбулентного течения и теплообмена в прямоугольном канале (W/H = 1.5), у которого на стенке шириной W с шагом P = H расположены ребра квадратного сечения со стороной e = 0.1H, наклоненные относительно оси канала на 45^o . Рассматриваются течения несжимаемых сред при значениях числа Прандтля, равных 0.01, 0.7 и 10, и значениях числа Рейнольдса из диапазона 10⁴ –10⁶ . Математическая модель течения базируется на методе RANS и уравнениях модели турбулентности k–ω SST. Выполнен анализ интенсификации теплоотдачи и увеличения гидравлического сопротивления по сравнению с течением в гладком канале. Получены критериальные зависимости для интегральных характеристик теплоотдачи.
Автор:  А. М. Левченя, С. А. Галаев, В. В. Рис
Ключевые слова:  оребренный канал, турбулентный режим, пространственно периодическое течение, развитый теплообмен, число Прандтля, численное моделирование
Стр:  229

ОБРАЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ВИХРЕЙ В КОЛЬЦЕВОМ КАНАЛЕ С НЕПОДВИЖНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ ПРИ ЗАКРУТКЕ ПОТОКА В НЕМ
Рассмотрено формирование вторичных вихрей в кольцевом канале, образованном двумя неподвижными соосными цилиндрами, при начальной закрутке потока в нем. Закрутка потока осуществляется с помощью аксиально-лопаточного завихрителя с 22 аэродинамическими лопастями, оснащенными поворотным механизмом, регулирующим угол закрутки. Аэродинамические характеристики потока измерялись методом лазерной доплеровской анемометрии. Расчеты выполнялись с использованием численной модели, основанной на методе конечных объемов и верифицированной с использованием экспериментальных данных. Получена визуализация формирования вторичных вихрей в закрученном потоке в канале и определены их основные параметры. Показана перспективность использования вторичных течений, возникающих при закрутке потока в кольцевом канале, для интенсификации теплообмена в таких каналах.  
Автор:  Е. В. Панкратов
Ключевые слова:  интенсификация теплообмена, кольцевые каналы, вторичные течения, течение Куэтта–Тейлора, закрутка потока, экспериментальное исследование, численное моделирование
Стр:  238

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЭЛЕКТРОРЕОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЕЙ
Исследовано реологическое поведение электрореологических жидкостей, содержащих сложные оксиды перовскитоподобной структуры, при воздействии постоянного электрического поля напряженностью 0–4 кВ/мм и повышенных температур (20–60 ^oС). Проанализировано поведение коэффициента теплопроводности электрореологических жидкостей при изменении температуры в диапазоне 20–40 ^oС и величины электрического поля от 0 до 1.5 кВ/мм. Применены методы научного эксперимента, метод неограниченного плоского слоя, методы регрессионного анализа. Интерпретация результатов эксперимента выполнена в графическом отображении и аналитическом виде.
Автор:  И. М. Харламова, Е. В. Коробко, Л. В. Маркова
Ключевые слова:  коэффициент теплопроводности, перовскитоподобные сложные оксиды, электрореологическая жидкость, эксперимент, моделирование
Стр:  248

ТЕПЛОВАЯ РЕЛАКСАЦИЯ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ТВЕРДОГО ТЕЛА
Дан анализ современных моделей теплопереноса в твердом теле на основе результатов измерений коэффициента теплопроводности неодимового магнита. Показано согласие электрон-фотонной модели теплопереноса опытным данным. Приведены результаты исследований теплопроводности неодимового магнита с разной ориентацией магнитных силовых линий относительно направления теплового потока и несколькими значениями магнитной индукции. Высказаны предположения о влиянии носителей внутренней энергии — свободных электронов и фотонов, излучаемых орбитальными электронами атомов в узлах кристаллической решетки тела, — на явления тепловой релаксации и термического демпфирования в процессе теплопереноса. 
Автор:  Ю. А. Кирсанов
Ключевые слова:  теплопроводность, анизотропия, тепловая релаксация, термическое демпфирование, магнитное поле, свободные электроны, орбитальные электроны, фотоны
Стр:  255

THERMOPHYSICAL CHARACTERIZATION OF COMPOSITE MATERIALS BASED ON MOROCCAN DATE PALM FIBERS WITH HOT WIRE AND HOT PLANE METHODS
Composite materials based on mortar reinforced with plant waste as a building material are attracting an increasing interest due to their many advantages including their thermal insulation capacity. In this work, the thermophysical characterization of mortar reinforced with Moroccan date palm fibers (DPF) was done using the hot wire and hot plane methods (FP2C) which measure the thermal conductivity and thermal effusivity, respectively. The experimental results show that the inclusion of this type of fiber in the mortar increases the thermal insulation capacity (by decreasing the thermal conductivity) and the capacity to absorb/release heat at its surface (by decreasing the thermal effusivity). Also, DPFs lighten the mortar by decreasing its bulk density by up to 33%, and they decrease the volumetric thermal capacity by up to 51% and the thermal diffusivity by up to 44%. The results of the thermal conductivity of these composites were compared with those obtained by the box method (Cell EI700) and were also compared with those predicted by theoretical models available in the literature.
Автор:  M. Boumhaout, L. Boukhattem, and H. Hamd
Ключевые слова:  building, composite, conductivity, effusivity, methods, theoretical models
Стр:  263

КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛОПЕРЕНОС В КРУПНОМАСШТАБНЫХ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМАХ
В работе представлен обзор современного состояния моделирования крупномасштабных атмосферных течений и результаты цикла исследований по данному направлению, проведенных в ИМСС УрО РАН. На примере лабораторного аналога тропического циклона рассмотрен ряд вопросов, касающихся развития и устойчивости тропических циклонов. Представлена новая лабораторная модель общей циркуляции атмосферы и результаты моделирования потепления в Арктике. Показано, что таяние льдов может привести к существенному изменению средней температуры в полярной области и области средних широт.
Автор:  А. Н. Сухановский , А. Ю. Васильев, А. А. Гаврилов, А. В. Евграфова, Е. Н. Попова
Ключевые слова:  теплоперенос, лабораторное моделирование, аналог тропического циклона, общая циркуляция атмосферы, численное моделирование
Стр:  273

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ