ТОМ 98, №4

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ СТРУКТУР
Получены параметры типовых структур теплообмена, соответствующие минимуму производства энтропии (диссипации) при заданных тепловой нагрузке и коэффициенте теплопередачи. Последний связан с величиной поверхности контакта, что, в свою очередь, коррелировано со стоимостью теплообменной системы. Диссипация при заданных тепловой нагрузке и коэффициенте теплопередачи ограничена снизу, а тепловая нагрузка, соответствующая этой границе, максимально возможная для данного коэффициента теплопередачи. Учтено влияние гидродинамики потоков и изменение их фазового состояния
Автор:  А. M. Цирлин, Р. С. Геворкян
Ключевые слова:  многопоточный теплообмен, тепловая нагрузка, диссипация энергии, коэффициент теплопроводности, оптимальная теплообменная система, энтропия, конденсация/испарение потоков
Стр:  847

РАСЧЕТ КАСКАДА ИЗ ОДНОГО И НЕСКОЛЬКИХ ТИПОВ СТУПЕНЕЙ ПО ЧИСЛУ ГАЗОВЫХ ЦЕНТРИФУГ ДЛЯ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ
Предложен метод расчета каскада с одним и несколькими типами ступеней по числу газовых центри- фуг, переменными коэффициентами разделения ступеней и заданными концентрациями целевого изото- па в выходящих потоках. Метод обеспечивает определение эффективных параметров каскада газовых центрифуг в заданной компоновке на основе рассчитываемых потоков питания ступеней, изменяющихся по отдельным участкам каскада. Проведен вычислительный эксперимент по разделению тетрафторида германия. На примере концентрирования 70Ge показаны характерные особенности каскадов
Автор:  В. А. Палкин
Ключевые слова:  разделение изотопов, каскад, газовая центрифуга, изотопы германия
Стр:  855

ОБОБЩЕННЫЙ ПОДХОД К РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ КВАЗИИДЕАЛЬНОГО КАСКАДА С ЗАДАННЫМ ЧИСЛОМ СТУПЕНЕЙ И КОНЦЕНТРАЦИЯМИ ЦЕЛЕВОГО КОМПОНЕНТА В ВЫХОДЯЩИХ ПОТОКАХ
Предложена обобщенная модель квазиидеального каскада с различными значениями массового числа опорного компонента для различных участков каскада. Разработана методика нахождения такого на- бора параметров каскада, при которых возможно обеспечить получение заданных концентраций целевого компонента в его выходящих потоках при заданных целых числах ступеней в каждой из его секций. Показана возможность оптимизации такого каскада на заданные концентрации целевого компонента в выходящих потоках путем перебора различных комбинаций длин секций каскада при заданных концентра- циях целевого компонента в его выходящих потоках. Разработанный подход к оптимизации секциониро- ванного квазиидеального каскада позволяет сократить число переменных при оценке оптимальных пара- метров каскадной установки, обеспечивающей получение заданных концентраций целевого компонента в выходящих потоках
Автор:  А. Ю. Смирнов, Г. А. Сулаберидзе, Т. Э. Азизов
Ключевые слова:  разделение изотопов, квазиидеальный каскад, многокомпонентная смесь
Стр:  863

ОБ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ РЕШЕНИЙ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ ВАРИАЦИОННО-ИТЕРАТИВНЫМ МЕТОДОМ ХЕ И МЕТОДОМ ТЕМИМИ–АНСАРИ: ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА
Получены приближенные решения ряда нелинейных задач (теплоперенос, реакционная диффузия, тон- копленочное кипение) с помощью метода Темими–Ансари и вариационно-итерационного метода Хе. Реше- ния таких задач указанными методами оказались одинаковыми и при малых итерациях они не обеспечи- вали полезного приближения как в смысле сходящихся рядов, так и в смысле асимптотических. Показано, что получение указанных решений с использованием большого числа итераций практически невозможно из-за чрезвычайной громоздкости вычислительной процедуры. И все же метод Темими–Ансари обладает важным преимуществом по сравнению с методом Хе, заключающимся в том, что он не связан с поиском оптимального множителя Лагранжа, и при этом предоставляет простую итеративную схему для полу- чения системы достаточно легко решаемых рекуррентных линейных уравнений
Автор:  В. А. Кот
Ключевые слова:  нелинейные дифференциальные уравнения, нелинейные задачи, приближенное реше- ние, итеративный метод, теплофизические задачи, теплоперенос, реакционная диффузия, тонкопленоч- ное течение
Стр:  875

ОСОБЕННОСТИ СОВМЕСТНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ЖИДКИХ ТОПЛИВ
Представлены результаты экспериментальных исследований характеристик раздельного и совмест- ного термического окисления перспективных компонентов альтернативных жидких топлив на примере бурого угля, воды и отработанного моторного масла. Температурный диапазон в эксперименте составлял 25–1100oС. Установлено влияние свойств компонентов топлив на характеристики совместного терми- ческого окисления в составе смеси. Использование добавки отработанного моторного масла в составе композиционного топлива позволяет снизить температуру выгорания на 18% по сравнению с углем, а также уменьшить энергию активации на этапах выхода летучих и термического окисления твердого коксового остатка на 43 и 52% соответственно. Выделены синергетические эффекты совместного тер- мического окисления компонентов топливных смесей. Величина синергетического эффекта, возникающего при совместном сжигании компонентов в составе композиционного топлива, достигает 1.72 и 1.92% при использовании суспензионных топлив "60% уголь, 40% вода" и "50% уголь, 40% вода, 10% масло".
Автор:  В. В. Дорохов, Д. С. Романов, П. А. Стрижак
Ключевые слова:  композиционное жидкое топливо, бурый уголь, вода, отработанное масло, термиче- ское окисление
Стр:  900

ДЕТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ НЕПОЛНОГО ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА С ДЕТОНАЦИОННЫМ ГОРЕНИЕМ
Предложен новый подход к оценке эффективности детонационного реактивного двигателя, которая определяется как отношение работы продуктов горения в процессе их изоэнтропического расширения к теплоте горения. Сравниваются энергетические эффективности сжигания при постоянном объеме и в детонационной волне с последующим выходом продуктов детонации в окружающее пространство. Расчет эффективности детонационного горения проводится на основе точного решения автомодель- ной задачи распространения бесконечно тонкой детонации Чепмена–Жуге в трубе с торцевой стенкой. Показано, что абсолютное преимущество детонации Чепмена–Жуге, которое установлено для полно- го цикла, достигается за счет трансформации кинетической энергии продуктов детонации в полезную работу и что в случае неполного термодинамического цикла детонационное горение оказывается менее эффективным, чем горение при постоянном объеме. Проанализирован детонационный цикл в сравнении с циклами Отто и Брайтона при ограниченных степени повышения давления, предельных температурах и индикаторном КПД и произвольных независимых энергетических параметрах (количество подводимой те- плоты во время сгорания). Установлено, что при принятых ограничениях детонационный цикл не имеет абсолютного превосходства над циклами Отто и Брайтона. Детонационный цикл превосходит указанные циклы по величинам термического КПД, максимального давления и критерия необратимости, по величине удельной объемной работы детонационный цикл превосходит цикл Брайтона, но уступает циклу Отто
Автор:  Ю. В. Туник, М. С. Ассад
Ключевые слова:  энергетическая эффективность, детонационная адиабата, детонация Чепмена– Жуге, адиабата Пуассона, автомодельное решение, горение при постоянном объеме, изоэнтропическое расширение, циклы Отто и Брайтона, термический КПД
Стр:  907

EFFECT OF ENGINE PERFORMANCE AND STATISTICAL ANALYSIS OF EMISSION POWERED BY CHICKEN FAT BLENDED BIODIESEL
Alternative waste oils are increasingly combined with diesel fuel and used as biodiesel in combustion engines to lower exhaust emissions. One such waste oil that can be combined with diesel to enhance emission profiles is chicken fat, a poultry industry's byproduct. The performance of chicken fat–diesel blends and their effect on exhaust emissions in a diesel engine with a variable compression ratio (VCR) are examined in this study. The tested blends representing 5% to 30% chicken fat combined with diesel oil are CB5, CB10, CB15, CB20, CB25, and CB30. The experimental setup was first validated using a pure diesel, and then different chicken fat blends were assessed. Interestingly, NOx emissions were observed to increase with higher biodiesel concentrations. Specifically, the CB25 and CB30 blends emitted 2.5% and 2.98% NOx, respectively, compared to conventional diesel. The blend CB5 shown by 0.02% in CO2 emissions, while CB30 demonstrated the hihgest emissions by 0.16%. The blend CB10 was the best choice out of all the blends because it provided a balanced increase in emission reduction with advantageous cost implications. The study shows that chicken fat biodiesel, especially the CB10 blend, is a promising substitute fuel that can significantly lower exhaust emissions and support more environmentally friendly energy sources
Автор:  Mahammadsalman Warimani, Anfas Mukram Thattoth, Fharukh Ahmed G. M.3, Sayed Ahmed Imran Bellary, Ashish Shinde, Zahir Hasan, Noor Alam, and Sonachalam Muthuswamy
Ключевые слова:  alternate fuel, diesel oil, chicken fat, exhaust emission, brake power efficiency
Стр:  922

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ЭВОЛЮЦИЯ РАДИОАКТИВНОЙ МЕТКИ ПРИ ЗАКАЧКЕ ТРАССЕРА В СКВАЖИНУ
Представлены результаты моделирования течения индикаторной радиоактивной жидкости в сква- жине с учетом конвективного и диффузионного массопереноса, а также распада вещества трассера. На основе асимптотического метода построено аналитическое решение задачи для случая произвольного ра- диального распределения скорости в стволе скважины, выполнены вычислительные эксперименты и при- ведены результаты анализа вклада различных физических процессов в формирование полей концентрации при движении метки трассера в процессе закачки жидкости. Показано, что основным критерием, определяющим эволюцию прямоугольной метки, являются конвек- тивно-диффузионные процессы, вклад которых определяется числом Ma. Для учета вклада процессов рас- пада необходимо использование дополнительного критерия Fi. Вклад радиоактивного распада приводит к уменьшению амплитудных значений, а форма метки определяется величинами конвективно-диффузионно- го числа и времени. Установлены новые закономерности формирования полей радиоактивных элементов при движении метки по стволу скважины. Показано, что эволюция "прямоугольной" в исходном состоянии метки радио- активного трассера сопровождается ее отставанием относительно закачиваемой жидкости, формиро- ванием хвостовой части, где и наблюдаются максимальные значения концентрации. Развитая математическая модель и созданное программное обеспечение может быть использовано при создании симулятора, с помощью которого осуществляется планирование и интерпретация резуль- татов трассерных исследований при диагностике технического состояния скважины, нарушений обсад- ной колонны, затрубной циркуляции и закачке трассера для определения характеристик пластов
Автор:  А. И. Филиппов, М. А. Зеленова, Р. Г. Губайдуллин
Ключевые слова:  радиоактивный трассер, конвективная диффузия, асимптотический метод, поле концентрации, скважина
Стр:  932

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАКАЧКИ ТЕРМОГЕЛЕОБРАЗУЮЩИХ КОМПОЗИЦИЙ В СЛОИСТО-НЕОДНОРОДНЫЙ ПЛАСТ
Статья посвящена моделированию процесса закачки термогелеобразующих композиций в вертикаль- ную нагнетательную скважину, вскрывающую слоисто-неоднородный пласт с неоднородным темпера- турным полем. При помощи интеграции тепловой и гидродинамической задач получены аналитические решения, позволяющие моделировать формирование гелевого барьера с течением времени. Из закона со- хранения массы определены выражения для расхода воды в каждый пропласток после обработки, а так- же получены формулы для расчета изменения забойного давления и обводненности в процессе образования гелевого барьера. Показано, что установившееся распределение концентрации образовавшегося геля определяется двумя противоположными эффектами. С одной стороны, по мере удаления от нагнетательной скважины тем- пература пласта растет, в то время как, с другой стороны, концентрация термогелеобразующей ком- позиции падает, поэтому наблюдается максимум в распределении концентрации образовавшегося геля. Расчеты динамики обводненности показывают, что формирование гелевого барьера в высокопроницае- мом слое сопровождается перераспределением потоков воды и максимальным снижением обводненности продукции. Образование гелевого барьера в низкопроницаемом слое сопровождается небольшим ростом обводненности, но в значительной степени определяет конечный эффект от применения термогелеобра- зующих композиций.
Автор:  И. В. Выдыш, К. М. Федоров, Т. А. Кремлева
Ключевые слова:  технология выравнивания профиля приемистости, термогелеобразующие компози- ции, формирование геля при изменении температуры, слоисто-неоднородный пласт, низкопроницаемый гелевый барьер, перераспределение потоков, снижение обводненности
Стр:  943

ИНЖЕКЦИЯ ПЕРЕГРЕТОГО ВОДЯНОГО ПАРА В ГАЗОГИДРАТНЫЙ ПЛАСТ
Методами математического моделирования исследуется процесс инжекции перегретого водяного пара в газогидратный пласт. При построении математической модели принято, что фазовые переходы (конденсации пара и испарения воды, образования и разложения гидрата метана) происходят не на фрон- тальных поверхностях, а в некоторых конечных объемах пористой среды, определяемых в ходе решения задачи с использованием величин насыщенностей фаз. На основе численных расчетов показано, что вблизи границы инжекции пара происходит полное разложение гидрата метана практически на фронтальной поверхности. При этом вблизи границы отбора газа разложение гидрата метана происходит в объемной области, что обусловлено снижением давления. Показано, что увеличение как давления закачки пара, так и его температуры не оказывает существенного воздействия на количество разлагающегося в пласте гидрата метана. Установлено, что увеличение величины проницаемости пласта приводит к большему прогреву пласта и большему количеству разложившегося газогидрата
Автор:  М. К. Хасанов, С. Л. Бородин, М. В. Столповский
Ключевые слова:  газовый гидрат, разложение газового гидрата, пористая среда, инжекция, пар, кон- денсация, газогидратный пласт
Стр:  953

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ГАЗОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СКВАЖИН В ТРЕЩИНОВАТО-ПОРИСТОМ ПЛАСТЕ
Выполнено математическое моделирование фильтрации реального газа к вертикальной скважине в трещиновато-пористом пласте. Проанализированы кривые изменения со временем давления на забое скважины и его производных по времени в зависимости от фильтрационных параметров пласта. Пред- ложен метод интерпретации результатов газогидродинамических исследований вертикальных скважин, вскрывающих трещиновато-пористые пласты, на основе теории решения обратных задач
Автор:  М. Н. Шамсиев, В. Р. Гадильшина, А. И. Абдуллин, А. В. Насыбуллин
Ключевые слова:  трещиновато-пористый пласт, скважины, давление, реальный газ, газогидродинами- ческие исследования, обратная задача
Стр:  965

О ФИЛЬТРАЦИИ ГАЗА ПРИ ВЫХОДЕ ИЗ ПОДЗЕМНОГО ХРАНИЛИЩА
Выполнено моделирование процесса истечения газа из подземного хранилища. Выяснены условия суще- ствования и закономерности движения ударной волны. В рамках теории подобия сделано обобщение полу- ченных результатов (времени полной разгрузки хранилища, максимальной температуры газа за ударной волной). Установлено, что эта температура не зависит от размера частиц и определяется соотноше- ниями Гюгонио
Автор:  Ю. С. Теплицкий, Е. А. Пицуха, А. Р. Рослик
Ключевые слова:  зернистый слой, фильтрация, подземный резервуар, время разгрузки, сила сопротив- ления, моделирование, ударная волна, волна сжатия, затухание, числа подобия, амплитуда
Стр:  974

МИКРОМЕХАНИКА МОДИФИКАЦИИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАБУХАЮЩИХ ГЛИН
Рассмотрена модель формирования микроструктуры набухающих глин на основе представлений о дей- ствии расклинивающего давления между микрочастицами глинистых минералов. Рассмотрены случаи формирования стабильной и нестабильной упаковок микрочастиц и перехода структуры одного типа в структуру другого типа. Представлены данные об использовании построенной модели для управления качеством глинистого сырья в строительной и нефтедобывающей отраслях промышленности
Автор:  М. Г. Храмченков, Ф. А.Трофимова, Р. Э. Долгополов
Ключевые слова:  монтмориллонит, микроструктура, микромеханика, набухание, обменная емкость, обменная способность, глиномассы, активная поверхность, технологические свойства
Стр:  982

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗМЕРНЫХ КИНЕТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ НА ОСНОВЕ МИКРОСКОПИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ ЭВОЛЮЦИИ АНСАМБЛЯ КАПЕЛЬ
Влияние геометрических характеристик на свойства вещества и динамику физико-химических процессов проявляется в виде размерных эффектов, которые оказываются существенными во многих природных и технологических процессах. Исследование размерных кинетических эффектов затруднено сложностью получения экспериментальных данных о состоянии отдельных дисперсных частиц нано-, пико-, фемтолитровых объемов. Эту проблему решает предлагаемая методика, основанная на получении и анализе последовательности микрофотографий полидисперсного ансамбля капель. Результатом является построение кинетических кривых, описывающих поведение вещества в каплях разных размеров при сопоставимых условиях. Анализ кинетических кривых позволяет получать количественные характеристики, необходимые для выявления размерной зависимости физико-химических характеристик вещества, определения кинетических параметров химических реакций и построения математических моделей процессов в дисперсных системах. Наблюдения ансамблей капель выявили ряд необычных кинетических эффектов ("неоствальдовское" поведение, осциллирующие фазовые превращения газ– жидкость–кристалл, образование капель сателлитов).
Автор:  В. Б. Федосеев, Е. Н. Федосеева
Ключевые слова:  размерные эффекты, моделирование, физико-химические процессы, ансамбль капель, анализ изображений, микроскопия
Стр:  992

ДИНАМИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА НА ОСНОВЕ СУСПЕНЗИИ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН ДЛЯ МИКРОФИЛЬТРАЦИИ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ
Исследовано образование динамических мембран (ДМ) из тонкоизмельченной суспензии цитрусовых пищевых волокон на поверхности трубчатой керамической мембраны (КМ). ДМ можно применять для микрофильтрации молочной сыворотки с целью предотвращения нарастания белковых отложений на КМ и в ее порах. Методом фотонной корреляционной спектроскопии найден средний размер частиц суспен- зии 4.4 мкм и распределение частиц по размерам. Определены реологические характеристики суспензии и показано, что она представляет собой гелеобразную систему при концентрации сухих веществ 3–6%. Определение зависимости нормального потока от параметров фильтрации, испытания ДМ при повторя- ющихся скачках давления, измерения проницаемости мембраны при значительном тангенциальном потоке и противотоке позволили установить качественную картину образования и разрушения ДМ. Слой частиц на КМ удерживается двумя типами контактов — контактами между частицами, попавшими в поры КМ с вышележащими частицами и латеральными контактами. Они последовательно разрушаются при повышении скорости тангенциального потока. Предложена модель разрушения ДМ тангенциальным по- током и противотоком, расчеты по которой согласуются с экспериментальными данными
Автор:  С. А. Титов, С. В. Шахов, Д. С. Сайко, И. А. Глотова, А. С. Червинская, Н. Н. Корышева
Ключевые слова:  проницаемость мембраны, модель, трубчатая мембрана, динамическая мембрана, импульсное противодавление, белковые отложения
Стр:  1000

СОПРЯЖЕННАЯ МОДЕЛЬ ПЛЕНОЧНОЙ КОНДЕНСАЦИИ НАСЫЩЕННОГО ПАРА НА ПЛОСКОЙ НЕРАВНОМЕРНО ПРОГРЕТОЙ ПОВЕРХНОСТИ
В численном эксперименте рассматривается процесс формирования пленки конденсата на горизон- тальной теплопроводящей пластине. Скорость нарастания конденсата исследуется в приближении тонкой пленки. Предлагаемая математическая модель конденсации позволяет учесть неоднородность прогрева подстилающей поверхности. Модель является промежуточной между интегральными или квазиодномерными моделями и моделями, разрабатываемыми в рамках вычислительной гидродинамики с учетом течения пленки конденсата и процессов в паровой подушке. Валидация результатов расчета осуществляется с использованием экспериментальных данных, полученных при изучении конденсации про- пана на медной пластине. Отвод тепла от подстилающей поверхности в эксперименте осуществлялся с помощью элементов Пельтье. В качестве контрольного параметра выбрана масса образующегося конден- сата. Применительно к конденсации на плоской горизонтальной поверхности использование модели позво- ляет для ряда случаев увеличить точность определения массы конденсата по сравнению с аналитическим расчетом, не учитывающим неоднородность поля температуры в подстилающей поверхности
Автор:  А. А. Куроедов, А. С. Васютичев, А. В. Ананьев, И. В. Лаптев
Ключевые слова:  пленочная конденсация, испарительная система подачи топлива, космический аппа- рат, пропан
Стр:  1010

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАМИНАРНО-ТУРБУЛЕНТНОГО ПЕРЕХОДА В ЗАДАЧАХ КОНВЕКТИВНО-РАДИАЦИОННОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА
Проведено численное моделирование процесса совместного переноса теплоты естественной конвек- цией и тепловым поверхностным излучением. Компоненты вектора скорости вычислялись из мезоско- пической функции распределения условных частиц в рамках решеточного метода Больцмана. С другой стороны, расчет термодинамических характеристик термогравитационного потока осуществлялся путем конечно-разностного решения макроскопического уравнения энергии. Разработанный гибридный алгоритм, имитирующий метод прямого численного моделирования, тестировался на эталонных экс- периментальных данных о турбулентной естественной конвекции в замкнутой прямоугольной полости, полученных другими исследователями. Диапазон варьирования числа Рэлея, кондуктивно-радиационно- го параметра и степени черноты стенок составил 4 ⋅ 10⁴ ≤ Ra ≤ 10⁹, 55.84 ≤ N r ≤ 163.448 и 0 ≤ ε ≤ 1 соответственно. В ходе численного моделирования установлено, что процесс конвективно-радиационного теплопереноса в замкнутой квадратной полости при боковом нагреве/охлаждении становится нестацио- нарным при Ra ≥ 6 ⋅ 10⁷ и Nr ≥ 63.95. В этом случае тренд эволюции средних конвективных и эффективных чисел Нуссельта приобретает осцилляционный характер с постоянной амплитудой колебаний в диапазоне 6 ⋅ 10⁸ ≤ Ra ≤ 10⁹, 63.95 ≤ Nr ≤ 75.89
Автор:  А. Э. Ни
Ключевые слова:  метод решеточных уравнений Больцмана, метод конечных разностей, естественная конвекция, поверхностное излучение
Стр:  1020

СУБЛИМИРУЮЩИЕ И РАЗЛАГАЮЩИЕСЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Представлены теоретические модели аэротермохимического взаимодействия между поверхностью обтекания летательного аппарата и диссоциированным воздухом для случая горения и сублимации. Обоб- щены методы и результаты исследований с целью получения решения на основе метода подобия для слу- чая горения и сублимации на примере графита в произвольном сечении летательного аппарата при ла- минарном режиме течения с большими числами Рейнольдса. Для различных теплозащитных покрытий в широком диапазоне условий гиперзвукового обтекания представлены вычисления потока массы, теплово- го потока и коэффициента сопротивления трения, результаты которых связываются универсальными зависимостями, выраженными через энтальпию торможения, местное давление, градиент скорости, па- раметр градиента давления и температуру поверхности. Изучены теплофизические свойства, а также кинетические константы термопластичных материалов в широком диапазоне температур
Автор:  Н. И. Сидняев, Л. С. Скляринский
Ключевые слова:  аэротермомеханика, теплозащитные материалы, моделирование, сублимация, гиперзвук
Стр:  1029

РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЯ
Представлены результаты теплотехнических расчетов наружных многослойных ограждающих кон- струкций и тепловой мощности системы отопления помещений жилого здания, включающие расчеты температурных полей и парциальных давлений водяного пара при различных параметрах конструктивных слоев и слоев тепловой изоляции. Рассмотрены варианты и дана оценка влияния варьирования параметров и различного расположения тепловой изоляции в наружных многослойных ограждениях на изменения по- лей температур и парциальных давлений водяного пара в ограждении, а также на изменение тепловой мощности системы отопления помещений здания для двух климатологических районов проектирования. Расчеты выполнялись по представленной ниже методике с применением специально разработанной про- граммы для ЭВМ
Автор:  А. А. Кудинов, С. К. Зиганшина
Ключевые слова:  здания, ограждающие конструкции, тепловая изоляция, теплотехнический расчет, сопротивление теплопередаче, температурное поле, диффузия водяных паров, точка росы, система ото- пления, тепловая мощность
Стр:  1041

ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ТЕПЛООБМЕН ЖИДКОСТИ В СФЕРИЧЕСКОМ СЛОЕ ПРИ МАЛЫХ МАГНИТНЫХ ЧИСЛАХ РЕЙНОЛЬДСА
Представлены результаты математического моделирования конвективного теплообмена и магнит- ной гидродинамики жидкости в сферическом слое. Исследовано влияние граничных условий для азиму- тальной составляющей магнитной индукции на теплообмен электропроводной жидкости, структуру ее течения, поле магнитной индукции, распределения локальных чисел Нуссельта для случая магнитных чисел Рейнольдса меньше единицы. Определены значения магнитных чисел Рейнольдса и моменты времени, при которых интенсивность теплообмена на внутренней и внешней поверхностях слоя жидкости становит- ся одинаковой
Автор:  С. В. Соловьев
Ключевые слова:  математическое моделирование, нестационарный конвективный теплообмен, магнит- ная гидродинамика, сферический слой
Стр:  1049

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ В ПАРОВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ МОКРОЙ ГРАДИРНИ
Определена организация термоконвективного потока в мокрой градирне в рабочем состоянии и без капельной структуры. Рассмотрена зависимость градиента температуры на внутренних стенках гра- дирни от максимальной скорости потока в ее объеме. Представлены результаты моделирования работы градирни в виде 3D моделей с отображением объемных концентраций капель и паров влаги
Автор:  А. Г. Трифонов, А. С. Ходько
Ключевые слова:  атомная электростанция, градирня, математическая и физическая модели, 3D мо- дель, конвективные потоки, паровоздушная смесь, дисперсные потоки
Стр:  1061

ПРИБЛИЖЕННАЯ МОДЕЛЬ ПОГЛОЩЕНИЯ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАЗМЕННЫМ ОБРАЗОВАНИЕМ ВБЛИЗИ АНТЕННЫ-ИНИЦИАТОРА ДЛЯ ЗАДАЧ АНАЛИЗА ГОРЕНИЯ
Выполнено моделирование распространения СВЧ-излучения через плазменную область в присутствии инициатора разряда. Область, занятая плазмой, и ее проводимость задавались, исходя из критерия ба- ланса интегральных скоростей реакций в плазме. Для определения распределения напряженности электро- магнитного поля вблизи антенны-инициатора с учетом заданной проводящей области решалось уравнение Гельмгольца. По полученным распределениям напряженности электрического поля в плазме вычислялись мощность ее джоулева нагрева и коэффициенты плазмохимических реакций, усредненные по объему плаз- менной области. Полученные результаты представляют интерес для моделирования газодинамики горе- ния топливных смесей, поджигаемых СВЧ-разрядом
Автор:  П. В. Булат, М. Е. Ренев
Ключевые слова:  плазма, СВЧ-разряд, пропано-воздушная смесь, джоулев нагрев, коэффициент реак- ции, инициатор разряда
Стр:  1066

ДИНАМИКА ЗАРЯДОВ ЭЛЕКТРОННЫХ И ИОННЫХ ПОТОКОВ В ЛАЗЕРНО-ПЛАЗМЕННОМ ИСТОЧНИКЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОСТРУКТУР
На основе проведенных экспериментов найдены причины искажения формы импульса ионного пото- ка, поступающего на подложку в лазерно-плазменном источнике для нанесения нанопокрытий при малых ускоряющих потенциалах, предложены способы их устранения. Определена конструкционная емкость лазерно-плазменного источника, которая составляет ~40 нФ, что важно для проведения последующих экспериментов. Показано, что при устранении искажения формы импульса ионного тока на поверхность подложки поступает более равномерный поток ионов, за счет чего увеличивается КПД процесса нанесе- ния тонких равномерных нанопокрытий
Автор:  В. К. Гончаров, М. В. Пузырев
Ключевые слова:  лазерная плазма, ионные потоки, наноструктуры
Стр:  1075

THEORETICAL ANALYSIS AND CASE STUDIES OF ONE-DIMENSIONAL ION EXTRACTION PROCESSES
The ion extraction process is one of the most important procedures in laser-induced isotope separation. In our previous study, based on the analysis of sheath evolution and ion rarefaction wave propagation, a theoretical model has been developed for describing the one-dimensional ion extraction process. In this paper, two case studies are conducted by employing this analytical model. Firstly, a barium plasma is selected, since previous experimental studies are focused mainly on barium plasmas. A comparison between the analytical and experimental results is made to validate this theoretical model. For a more practical scenario, uranium plasmas are considered, and a systematic analysis of the impact of initial plasma parameters on the ion extraction characteristics is made. The results provide a brief and clear physical description of the one-dimensional ion extraction process, and also provide a guidance for improving the ion extraction efficiency in actual applications
Автор:  Yao-Ting Wang, Lan-Yue Luo, He-Ping Li, Dong-Jun Jiang, and Ming-Sheng Zhou
Ключевые слова:  ion extraction process, analytical model, theoretical analysis
Стр:  1085

PROPAGATION OF SHOCK WAVES IN A WEAKLY CONDUCTING NONIDEAL GAS IN THE PRESENCE OF AZIMUTHAL AND AXIAL MAGNETIC INDUCTIONS
A similarity solution of the problem on a cylindrical shock wave in a weakly conducting nonideal gas, acted upon by axial and azimuthal magnetic inductions, has been obtained in the power-law shock path approximation with the use of the Lie group invariance method. Since an inadequate magnetic freezing is produced by a weakly conducting medium, to obtain a similarity solution of the problem, it was assumed that the density of the ambient medium is constant and the azimuthal and axial magnetic inductions in this medium are varying. The forms of the expressions for the indicated inductions were determined. The Lie group invariance approach was applied to a system of partial differential equations, with the result that a system of ordinary differential equations has been obtained, and it was solved numerically. The influence of the parameters of a nonideal gas and the ratio between the specific heats on the strength of a shock wave in the gas and on the flow was investigated. It is shown that the strength of a shock wave increases with increase in the nonidealness parameter but the ratio between the specific heats has a decaying effect on the shock wave
Автор:  G. Nath and V. S. Kadam
Ключевые слова:  weakly conducting medium, nonideal gas, Lie group invariance method, axial and azimuthal magnetic inductions, cylindrical shock wave
Стр:  1094

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОМАССООБМЕНА И СЕПАРАЦИИ АЭРОЗОЛЕЙ В ОСЕВЫХ И ЗАКРУЧЕННЫХ ДИСПЕРСНО-КОЛЬЦЕВЫХ ПОТОКАХ ГАЗА И ЖИДКОСТИ
Записаны системы уравнений численной и приближенной математической модели совместных процес- сов тепломассообмена при контактном охлаждении газов и нагрева жидкости, а также турбулентного переноса и осаждения частиц на пленку в вертикальном восходящем дисперсно-кольцевом потоке в цилин- дрическом канале. Численная модель базируется на системе уравнений с частными производными в дву- мерной форме с граничными условиями четвертого рода. Приближенная модель построена с применением математической модели идеального вытеснения газа и жидкости, где основными параметрами являют- ся коэффициенты тепло- и массоотдачи и турбулентно-инерционного переноса частиц. Решается задача исследования явлений переноса при контактном конденсационном охлаждении газов и нагреве жидкостей (чаще воды), а также очистке газа от тонкодисперсной фазы (разделение аэрозолей). Газовой фазой может быть дымовой или технологический газ, а аэрозольными частицами — мелкие капли и твердые частицы. По- казаны примеры определения тепловой и сепарационной эффективности процессов в осевых и закрученных потоках газа и жидкости. Разработанные авторами аппараты внедрены на различных предприятиях
Автор:  А. Г. Лаптев, Е. А. Лаптева
Ключевые слова:  тепломассообмен, сепарация аэрозолей, математическая модель, эффективность процессов, охлаждение газов
Стр:  1105

ОБ ОДНОЙ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОДНОСКОРОСТНОЙ ГЕТЕРОГЕННОЙ СРЕДЫ
Рассмотрена модель односкоростной многокомпонентной гетерогенной смеси, дифференциальные уравнения которой выводятся из многоскоростной негиперболической неконсервативной модели Нигмату- лина с дополнительно введенными силами межфракционного взаимодействия, обеспечивающими равные ускорения для разноплотностных компонентов смеси. Проведен характеристический анализ уравнений равновесной модели и показана их гиперболичность. При интегрировании уравнений модели использован многомерный узловой метод характеристик, основанный на расщеплении по координатным направлениям исходной системы уравнений на ряд одномерных подсистем, каждая из которых решается с помощью обратного метода характеристик. С использованием этого подхода рассчитана задача взаимодействия ударной волны, распространяющейся по невозмущенному воздуху, со слоем газа фторида серы, располо- женного вдоль твердой стенки. Детально описана ударно-волновая картина взаимодействия
Автор:  В. С. Суров
Ключевые слова:  гиперболическая модель односкоростной многокомпонентной смеси, многомерный уз- ловой метод характеристик
Стр:  1115

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАСПЛАВА МЕТАЛЛА С КВАЗИТВЕРДОЙ ПЛЕНКОЙ НА ЕГО ПОВЕРХНОСТИ В ПЕРЕМЕННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ АМПЛИТУДОЙ
Представлена математическая модель, описывающая тепломассоперенос в металлическом расплаве и упруго напряженные состояния пленки на его поверхности в присутствии переменного магнитного поля. Исследована устойчивость оксидной пленки на поверхности расплава при различных напряженностях и частотах магнитного поля. Рассмотрены нагружение и разрушение тонких пленок на поверхности расплава при его движении. Выявлены механизмы, ответственные за первичное разрушение исходной пленки и ее фрагментов. Найден диапазон частот магнитного поля, в котором пленка на поверхности расплава металла достаточно прочна для того, чтобы предотвратить интенсификацию течения расплава при увеличении напряженности магнитного поля, что способ�, что способ� ствует целостности самой пл енки
Автор:  И. Л. Никулин, В. А. Демин, С. А. Никулина
Ключевые слова:  индукционная плавка, расплав металла, оксидная пленка, нестационарное течение, вынужденная конвекция, сила Лоренца, напряженно-деформированное состояние
Стр:  1124

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ВНЕПЛОСКОСТНЫХ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГИБРИДНОЙ СТРУКТУРЫ РАДИАЦИОННОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
Перспективная программа развертывания лунной обитаемой базы выявила необходимость разработки нового элементного состава системы обеспечения теплового режима (СОТР). Для радиационного тепло- обменника (РТО) СОТР с целью уменьшения массы и повышения надежности работы в условиях лунной поверхности предложена замена излучающей дюралюминиевой панели РТО с тепловыми трубами на высо- копроводящую излучающую панель гибридной структуры на основе пиролитического графита. Гибридная панель обладает существенной анизотропией теплофизических свойств. Теплопроводность вдоль плоско- сти панели превышает поперечную теплопроводность почти в сто раз. Для повышения внеплоскостных теплофизических свойств гибридной панели предлагается прошивка панели металлическими элемента- ми. Представленная работа посвящена определению теплофизических свойств анизотропной гибридной структуры на основе графита, прошитой перпендикулярно плоскости металлическими элементами. Для определения температуропроводности и теплопроводности образцов был использован нестационарный метод лазерной вспышки. Получены аппроксимации зависимостей плоскостной и внеплоскостной темпе- ратуропроводности и теплопроводности гибридной структуры из пиролитического графита от темпе- ратуры для диапазона температур 256–372 K
Автор:  А. Е. Белявский, Н. С. Кудрявцева
Ключевые слова:  анизотропная гибридная структура, теплопроводность, температуропроводность, метод лазерной вспышки, радиационный теплообменник
Стр:  1136

EFFECTS OF THE TEMPERATURE OF A HYBRID BIOMATERIAL NANOFLUID AND THE VOLUME FRACTION OF NANOPARTICLES ON ITS VISCOSITY
The nanoparticles of palm kernel, snail, and periwinkle shells have been synthesized for the first time for the preparation of nanofluids, and the viscosity of the resultant nanofluids was measured. The experiments were conducted at temperatures, varying from 30 to 70oC, for different volume fractions of nanoparticles in the nanofluids. It was established that the viscosity of the nanofluids of the indicated biomaterials, prepared on the basis of deionized water and ethylene glycol (50 : 50), increases with increase in the volume fractions of nanoparticles in them, and it exponentially decreases with increase in the temperature of the nanofluids
Автор:  B. U. Oreko, A. A. Okafor, and C. O. Mgbemena
Ключевые слова:  viscosity, nanofluids, biomaterials, nanoparticles, palm kernel, periwinkle, and snail shells, ethylene glycol, deionized water
Стр:  1143

ВЛИЯНИЕ САХАРИНА НА СОСТАВ, СТРУКТУРУ И СКОРОСТЬ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ Ni И Fe
Данная статья посвящена исследованию влияния сахарина на процессы электрохимического осажде- ния пленок на основе никеля и железа. В работе проведены эксперименты с использованием различных составов электролитов и значений плотности тока, анализируя их воздействие на состав, структу - ру и скорость образования пленок. Полученные результаты позволяют более глубоко понять механиз - мы электрохимического осаждения и оптимизировать условия процесса для достижения желаемых свойств пленок на основе Ni и Fe. Эта работа имеет потенциал применения в областях, где контроль состава и структуры поверхностных покрытий играет ключевую роль, таких как электрокатализ, микроэлектроника, магнитные защитные покрытия, электрохимические устройства и другие техно- логические применения.
Автор:  Т. И. Раковец, Т. И. Зубарь, М. И. Панасюк, В. А. Федькин, О. Д. Канафьев, А. Н. Котельникова, А. В. Труханов, В. М. Федосюк
Ключевые слова:  пленки NiFe, электрохимическое осаждение, сахарин, химический состав, скорость, микроструктура
Стр:  1149

ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДИНАМИКУ РАСТЯЖЕНИЯ ПРОВОДЯЩЕГО СТЕРЖНЯ
В экспериментах с созданием аксиального магнитного поля в облицовке кумулятивного заряда перед его подрывом зарегистрировано снижение пробивного действия заряда вследствие разрушения кумулятивной струи электромагнитными силами, возникающими в результате резкого усиления поля при схлопывании облицовки. Анализируется возможность достижения обратного эффекта, заключающегося в повышении пробивного действия кумулятивного заряда за счет выбора параметров магнитного поля таким образом, чтобы избежать разрушения кумулятивной струи, сохранив при этом дополнительный нагрев ее материала вихревыми индукционными токами и его термическое разупрочнение, следствием чего может быть увеличение предельного удлинения струи. Для достижения поставленной цели рассматривается дополнительное воздействие на струю магнитного поля, создаваемого на пути ее движения. Исследования проведены на основе численного решения квазидвумерной задачи о растяжении цилиндрического стержня из проводящего сжимаемого упругопластического материала в продольном магнитном поле
Автор:  С. В. Федоров, И. А. Болотина, Ю. А. Струков, С. И. Шишкина
Ключевые слова:  кумулятивный заряд, кумулятивная струя, магнитное поле, магнитокумулятивный эффект, индукционный нагрев, термическое разупрочнение, предельное удлинение
Стр:  1158

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ