ТОМ 92, №5

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОЙ СОПРЯЖЕННОЙ ЗАДАЧИ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ОБТЕКАНИИ ТЕЛ СВЕРХЗВУКОВЫМИ ПОТОКАМИ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧИСЕЛ РЕЙНОЛЬДСА
В работе [1] рассмотрено обтекание тел, выполненных из различных материалов, сверхзвуковыми потоками при ламинарном режиме течения в пограничном слое и исследована возможность управления температурным режимом обтекаемого тела. В данной работе для условий, соответствующих аэродинамическим экспериментам, а также длительным временам полета, проанализированы такие значения параметров торможения, когда в пограничном слое одновременно реализуются области ламинарного, переходного и турбулентного режимов течения. Для различных материалов тела оценена возможность снижения уровня максимальных температур в зависимости от определяющих критериев задачи. Показана целесообразность использования упрощенных подходов, в том числе для нестационарных условий, основанных на стационарных решениях и хорошо изученных предельных случаях изотермической и адиабатической температур поверхности и позволяющих определить температурные режимы во всем диапазоне теплофизических характеристик.  
Автор:  В. И. Зинченко, В. Д. Гольдин
Ключевые слова:  аэродинамический нагрев, сопряженный теплообмен, теплозащитные материалы, турбулентный пограничный слой, перетекание тепла вдоль поверхности, теплофизические характеристики материалов
Стр:  2123

ОРИГИНАЛЫ ОПЕРАЦИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ В МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ ОБОБЩЕННЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ УРАВНЕНИЙ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА
Рассмотрена серия операционных (по Лапласу) нестандартных изображений, оригиналы которых отсутствуют в известных справочниках по операционному исчислению. Указанные изображения входят в операционные решения широкого класса обобщенных краевых задач на основе уравнений гиперболического типа, учитывающих конечную скорость распространения потенциалов физических полей, а также в решения задач гидродинамики, теории колебаний и термомеханики, полученные с учетом релаксационных свойств среды. Получены новые эквивалентные аналитические решения обобщенных краевых задач для частично ограниченной области. Представленные соотношения могут быть использованы для построения математических моделей разнообразных внешних воздействий на материалы.  
Автор:  Э. М. Карташов
Ключевые слова:  нестандартные операционные изображения, обобщенные краевые задачи, уравнения гиперболического типа, эквивалентные аналитические решения
Стр:  2135

ТЕМПЕРАТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ СЛОЯ ПОЛИМЕРНОГО ДИЭЛЕКТРИКА С СУЩЕСТВЕННОЙ ЗАВИСИМОСТЬЮ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
На основе построенной математической модели, описывающей при переменном напряжении установившееся температурное состояние плоского однородного слоя полимерного диэлектрика с немонотонной зависимостью диэлектрических свойств от температуры, получено интегральное соотношение, учитывающее неоднородное распределение по толщине слоя напряженности электрического поля и возможное изменение коэффициента теплопроводности диэлектрика с температурой. Проведен количественный анализ интегрального соотношения, для определяющих параметров установлены интервалы, соответствующие существованию устойчивого распределения температуры в слое диэлектрика, и определено условие, при выполнении которого возникает состояние теплового пробоя диэлектрика.  
Автор:  Зарубин В. С., Кувыркин Г. Н.
Ключевые слова:  диэлектрик, температурное состояние, математическая модель, интегральное соотношение, тепловой пробой диэлектрика
Стр:  2146

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНТАКТНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ УПРУГОДЕФОРМИРУЕМЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДАМИ МЕХАНИКИ МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМ
Сформулирована новая нестационарная сопряженная математическая модель теплового и напряженно-деформированного состояния в нагруженных соединениях металлических элементов при наличии неидеального теплового контакта. Получено одномерное приближение модели в стационарном случае. Проведено численное исследование приближенной математической модели. Показано удовлетворительное совпадение расчетных значений термического сопротивления контакта плоскошероховатых поверхностей и экспериментальных данных.  
Автор:  Дорняк О. Р., Попов В. М., Анашкина Н. А.
Ключевые слова:  теплопроводность, контактное термическое сопротивление, многофазные системы, математическое моделирование
Стр:  2155

МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ В РЕЖИМЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Рассмотрены наиболее распространенные трехмерные формулировки математической модели процесса индуцирования вихревых токов в ферромагнитных материалах. Предложены две методики расчета температурных полей индукционных нагревательных устройств в режиме автоматического пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования температуры, позволяющие значительно сократить затраты машинного времени при обеспечении приемлемой точности. Первая методика предусматривает последовательное проведение электромагнитного и теплового анализа с "масштабированием" тепловыделений от вихревых токов на стадии регулирования. При недостаточности вычислительных ресурсов возможно использование второй методики, которая включает тепловую модель при допущении о равномерном выделении тепла в области индукторов и применима только при размещении индукторов внутри нагреваемых тел. На примере расчета температурных полей в плитах пресса, пресс-формах и вулканизуемых изделиях показана необходимость учета периода стабилизации температурного поля при разработке и эксплуатации нагревательных плит.  
Автор:  А. О. Глебов, С. В. Карпов, С. В. Карпушкин, Е. Н. Малыгин
Ключевые слова:  индукционный нагрев, прессовое оборудование, вихревые токи, ПИД-регулятор, температурное поле, конечно-элементный анализ
Стр:  2168

СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПОДОГРЕВА ДУТЬЕВОГО ВОЗДУХА КОТЛА УХОДЯЩИМИ ГАЗАМИ ПРИ ИХ ОХЛАЖДЕНИИ НИЖЕ ТОЧКИ РОСЫ
Предложено дутьевой воздух перед подачей в воздухоподогреватель котла подогревать в конденсационном поверхностном теплообменнике продуктами сгорания природного газа с их охлаждением ниже точки росы. Выполнен тепловой расчет конденсационного теплообменника, установленного за энергетическим котлом БКЗ-420-140 НГМ, в результате чего для разных значений температуры окружающего воздуха определены: теплопроизводительность теплообменника; расход уходящих газов для предварительного подогрева дутьевого воздуха котла при условии их охлаждения ниже точки росы; доля уходящих газов, направляемых в теплообменник; расход конденсата водяных паров, получаемого из продуктов сгорания газообразного топлива; температура, влагосодержание и точка росы уходящих газов на выходе из котельной установки; повышение коэффициента использования топлива котла за счет работы конденсационного теплообменника; коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке и от стенки к нагреваемому воздуху; коэффициент теплопередачи. Установлено, что доля уходящих газов, направляемых в теплообменник для предварительного подогрева дутьевого воздуха котла БКЗ-420-140 НГМ с их охлаждением ниже точки росы, в зависимости от температуры наружного воздуха составляет 3.9–20.7% и 7.6–24.4% от их общего количества при подогреве воздуха до 20 и 30о С соответственно.   Выполнен расчет экономической эффективности за счет предварительного подогрева дутьевого воздуха котла БКЗ-420-140 НГМ Самарской ТЭЦ филиала "Самарский" ПАО "Т Плюс" в установленном за ним конденсационном теплообменнике.   
Автор:  С. К. Зиганшина, А. А. Кудинов
Ключевые слова:  котел, продукты сгорания, теплообменник, точка росы, конденсат водяных паров, эффективность
Стр:  2180

CONVECTIVE HEAT TRANSFER IN THE FLOW OF A NANOFLUID IN AN INCLINED SQUARE ENCLOSURE
The natural convective heat transfer in an inclined square enclosure filled with nanofluids of different types with nanoparticles having various shapes was investigated numerically using the finite-element technique based on the Galerkin weighted residual. The flow of a nanofluid in the enclosure was simulated with regard for the Brownian motion of the nanoparticles in the nanofluid, the position of a uniform heat source in the enclosure, the intensity of the magnetic field in it, and the orientation of this field. It was established that the rate of heat transfer in the fluid flow in the enclosure depends substantially on the Rayleigh and Hartmann numbers, the volume fraction of the nanoparticles in a base fluid, the angle of inclination of the enclosure, and the position of a heat source in it. The dependence of the average rate of heat transfer in the enclosure on the position of a heat source in it and on the angle of inclination of the enclosure was calculated for the first time.   
Автор:  K. S. Al-Kalbani, M. M. Rahman
Ключевые слова:  nanofluid, natural convection, Brownian motion, heat transfer, inclined magnetic field, finite element method
Стр:  2188

ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ ПОДВЕШЕННЫХ КАПЕЛЬ ЖИДКОСТИ
Представлен сравнительный анализ компонентов теплового потока, возникающего при испарении капель различных жидкостей, подвешенных на нитях из различных материалов (полихлорвинил, асбест, оптоволокно, конский волос), обдуваемых сухим воздухом. Определен вклад свободной конвекции, радиационного излучения и теплопереноса через нить, поддерживающую испаряющуюся каплю жидкости, в интегральный тепловой поток на ее поверхности. Изучено влияние размера капли, температуры и скорости потока воздуха, размеров подвески и ее материала на соотношение компонентов теплового потока на поверхности капли.  
Автор:  В. Б. Федосеев, Е. Н. Федосеева
Ключевые слова:  капли жидкости, испарение, тепло- и массообмен, тепловой поток, вынужденная и свободная конвекция, кондуктивный поток тепла, радиационный теплообмен
Стр:  2208

ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ ПОДВЕШЕННЫХ КАПЕЛЬ ЖИДКОСТИ
Представлен сравнительный анализ компонентов теплового потока, возникающего при испарении капель различных жидкостей, подвешенных на нитях из различных материалов (полихлорвинил, асбест, оптоволокно, конский волос), обдуваемых сухим воздухом. Определен вклад свободной конвекции, радиационного излучения и теплопереноса через нить, поддерживающую испаряющуюся каплю жидкости, в интегральный тепловой поток на ее поверхности. Изучено влияние размера капли, температуры и скорости потока воздуха, размеров подвески и ее материала на соотношение компонентов теплового потока на поверхности капли.  
Автор:  Бочкарева Е. М., Лей М. К., Терехов В. В., Терехов В. И.
Ключевые слова:  капли жидкости, испарение, тепло- и массообмен, тепловой поток, вынужденная и свободная конвекция, кондуктивный поток тепла, радиационный теплообмен
Стр:  2208

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОЙ СУШКИ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Разработаны математическая модель и численный метод расчета динамики тепломассопереноса и фазовых превращений в коллоидных капиллярно-пористых телах, а также их усадки при сушке в ленточной сушилке непрерывного действия с целью оптимизации этого процесса. Представлен конвективноконденсационный способ сушки термолабильных материалов, который позволяет сократить время сушки таких материалов и обеспечить энерго- и ресурсосбережение.  
Автор:  Н. Н. Сороковая, Ю. Ф. Снежкин, Р. А. Шапарь, Р. Я. Сороковой
Ключевые слова:  математическое моделирование, непрерывная сушка, ленточная сушильная установка, коллоидные капиллярно-пористые материалы, усадка, термолабильные материалы
Стр:  2218

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОЙ СУШКИ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Разработаны математическая модель и численный метод расчета динамики тепломассопереноса и фазовых превращений в коллоидных капиллярно-пористых телах, а также их усадки при сушке в ленточной сушилке непрерывного действия с целью оптимизации этого процесса. Представлен конвективноконденсационный способ сушки термолабильных материалов, который позволяет сократить время сушки таких материалов и обеспечить энерго- и ресурсосбережение.  
Автор:  Сороковая Н. Н., Снежкин Ю. Ф., Шапарь Р. А., Сороковой Р. Я.
Ключевые слова:  математическое моделирование, непрерывная сушка, ленточная сушильная установка, коллоидные капиллярно-пористые материалы, усадка, термолабильные материалы
Стр:  2218

ФОРМИРОВАНИЕ БИ- И ПОЛИМОДАЛЬНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ И НЕОСТВАЛЬДОВСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
Рассмотрены особенности влияния химического и фазового состава дисперсной фазы и внешних условий на равновесные распределения по размерам испаряющихся капель раствора, содержащих нелетучий ограниченно растворимый компонент. На основе уравнений Кельвина, Фрейндлиха и закона Рауля описаны равновесные радиусы капель, содержащих твердую фазу или пересыщенный раствор. Показаны условия, в которых возникает неоствальдовское поведение дисперсной фазы (массоперенос от крупных капель к мелким). На примере модельного распределения продемонстрирована возможность преобразования унимодального распределения в полимодальное. Максимальное разделение фракций в распределении достигается, если парциальное давление летучего компонента превышает давление пара над насыщенным раствором  
Автор:  В. Б. Федосеев, Е. Н. Федосеева
Ключевые слова:  дисперсная система, аэрозоль, туман, распределение по размерам, пересыщенный раствор, размерный эффект, испарение, кристаллизация.
Стр:  2229

SEPARATION OF DROPLETS IN THE FIELD OF A BOUNDARY LAYER
The movement of a small droplet in the boundary layer of the liquid–vapor flow in a horizontal channel with large velocity gradients is considered. The influence of the Magnus and Saffman lift forces on this droplet and the distance of its separation from the channel wall was investigated. The velocity components of the droplet and its reach distance were determined from the numerical solution of the system of nonlinear differential equations with the use of the Mathcad program.   
Автор:  Dolna O., Mikielewicz J.
Ключевые слова:  droplet, separation, Magnus and Saffman lift forces
Стр:  2239

О ФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ В ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЕРЕМЫЧКЕ С ЭКРАНОМ ПРИ НАЛИЧИИ ИСПАРЕНИЯ СО СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ
Рассматривается плоская установившаяся фильтрация грунтовой воды в прямоугольной перемычке с частично непроницаемой вертикальной стенкой в пласте при наличии испарения со свободной поверхности воды. Для изучения течения воды с использованием метода П. Я. Полубариновой-Кочиной сформулирована и решена смешанная многопараметрическая краевая задача теории аналитических функций. На основе результатов решения этой задачи разработан алгоритм расчета фильтрационных характеристик течения воды через указанную перемычку и выполнен анализ влияния физических параметров системы на гидродинамическую картину течения.   
Автор:  Э. Н. Береславский, Л. М. Дудина
Ключевые слова:  фильтрация, грунтовые воды, перемычка, экран, свободная поверхность, испарение, конформные отображения, метод Полубариновой-Кочиной
Стр:  2245

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОДОГАЗОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГАЗОКОНДЕНСАТНЫЙ ПЛАСТ НА ЗАВЕРШАЮЩЕЙ СТАДИИ РАЗРАБОТКИ
На базе трехфазной многокомпонентной модели фильтрации флюидов выполнено моделирование вытеснения газоконденсатной смеси водой с добавкой газовой фазы с учетом всех физико-химических процессов. Исследованы возможности повышения конденсатоотдачи пласта на завершающей стадии разработки с водогазовым воздействием.   
Автор:  Х. А. Фейзуллаев, М. С. Халилов
Ключевые слова:  давление, флюид, уравнение состояния фаз, термодинамическое равновесие, газоконденсатная смесь, водогазовое воздействие
Стр:  2252

К ТЕОРИИ ВЫМЫВАНИЯ СОЛЕЙ ИЗ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
Исследуется течение нефти, содержащей примеси капель минерализованной воды, при встречном движении капель пресной воды большего радиуса, реализуемое в рабочей зоне камеры смешения струйного гидравлического смесителя. Разработана математическая модель слияния капель минерализованной и пресной воды. На основе опытных данных проведены оценки гидродинамических параметров такого течения. Приняты допущения, согласно которым капли пресной и минерализованной воды рассматриваются частицами шарообразной формы, коагуляция (слияние) капель минерализованной и пресной воды происходит, когда траектория капли минерализованной воды пересекает границу капли пресной воды. Представлены результаты расчетов, иллюстрирующие влияние радиуса и скорости капли пресной воды, а также скорости нефти на процесс слияния этих капель.  
Автор:  В. Ш. Шагапов, Э. В. Галиакбарова, И. К. Гималтдинов
Ключевые слова:  движение частиц, инерция, прилипание, коагуляция
Стр:  2262

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ РЕЖИМЫ СУШКИ КОЛЛОИДНЫХ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Сушка — один из эффективных технологических методов консервирования и переработки растительного сырья. Это теплотехнический процесс с большими затратами энергоносителя, сопровождающийся необратимыми явлениями. Поэтому очень важно провести исследования по выбору оптимального режима сушки для обеспечения минимальными затратами энергоносителя, максимальной скоростью удаления влаги, а также сохранением всех физико-механических и биохимических свойств высушенного материала.   
Автор:  Ж. А. Петрова, Е. С. Слободянюк
Ключевые слова:  сушка, теплотехнология, каротиноиды, фитоэстрогены, скорость сушки
Стр:  2269

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСПОРТА МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ В КРУГЛОМ МИНИКАНАЛЕ В ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Проведено экспериментальное исследование осаждения наночастиц в круглом канале в постоянном магнитном поле. В экспериментах изучена динамика роста отложений наночастиц на стенках канала в зависимости от числа Рейнольдса и напряженности магнитного поля. Проведены исследования влияния магнитного поля на величину перепада давления для различных чисел Рейнольдса. Впервые получены характерные профили зон отложений наночастиц, определены размеры области отложений и скорости их образования в зависимости от чисел Рейнольдса и напряженности магнитного поля и времени  
Автор:  А. В. Минаков, Д. В. Гузей, В. А. Жигарев, М. И. Пряжников, А. А. Шебелева
Ключевые слова:  магнитные наночастицы, магнитная сепарация, перепад давления, точечная доставка, транспорт наночастиц, магнитное поле
Стр:  2277

ВЫРАЩИВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК В ДУГОВОЙ ПЛАЗМЕ ИЗ УГЛЕВОДОРОДОВ
Предложен новый метод синтеза многослойных углеродных нанотрубок из жидких углеводородов. Исследованы процессы взаимодействия электрической дуги, утопленной в толще углеводородного сырья, с молекулами углеводородов с целью получения новых легких фракций нефти и атомарного углерода. Полученный продукт в виде углеродистых отложений проанализирован на электронном микроскопе. Проведены хроматографические исследования результатов плазмохимического разложения тяжелых углеводородов. Установлено, что в отложениях на катоде содержатся в большом количестве углеродные нанотрубки, а в составе вновь образованных летучих фракций нефти находятся бензиновые фракции, ацетилен, метан, этан и другие подобные образования.  
Автор:  Б. А. Тимеркаев, Г. Р. Ганиева, А. А. Калеева, З. Х. Исрафилов, А. О. Софроницкий
Ключевые слова:  электродуговой разряд, утопленная дуга, плазмохимия, жидкое углеводородное сырье, многослойные углеродные нанотрубки
Стр:  2286

НАНОЧАСТИЦЫ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ, ПОЛУЧЕННОГО В ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОМ КИПЯЩЕМ СЛОЕ, КАК СТРУКТУРНЫЙ МОДИФИКАТОР ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Показано, что пористые порошки мелкодисперсного карбида кремния, получаемые карботермическим восстановлением кремнезема в реакторе электротермического кипящего слоя, содержат наночастицы карбида кремния размером ≈50–70 нм и нитевидные образования из них с аспектным отношением ≈5–15. Установлено взаимодействие наночастиц карбида кремния с полимерной термопластичной матрицей и их влияние на процесс структурирования полимера в условиях формирования композиционных материалов, приводящее к повышению физико-механических, термических и теплофизических свойств термопластичных полимерных композитов. Разработанные новые теплопроводящие полимерные композиционные материалы с высокой износостойкостью и антифрикционными свойствами перспективны для использования в машиностроении в качестве защитных покрытий, деталей и узлов конструкций, работающих в режиме абразивного изнашивания, а также в энергетике, электротехнике и микроэлектронике, где имеется высокая потребность в теплопроводящих термопластичных полимерных материалах.  
Автор:  В. И. Дубкова, В. А. Бородуля, Л. М. Виноградов, С. М. Данилова-Третьяк, Л. Е. Евсеева, Т. И. Пинчук
Ключевые слова:  мелкодисперсный карбид кремния, наночастицы карбида кремния, термопластичные полимеры, композиционные материалы, физико-химическое взаимодействие, структура, свойства
Стр:  2291

ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВЫХ СИСТЕМ "МЕДЬ–УНТ"
Изучено влияние наполнения металлической матрицы углеродными нанотрубками на тепловые свойства порошковых композиционных материалов на основе меди. Выявлено, что порошковые системы "медь–УНТ", получаемые по технологии порошковой металлургии методом электроконтактного спекания, при определенных условиях обладают анизотропной теплопроводностью. Обнаружено, что во время одноосного прессования в процессе электроконтактного спекания при выбранных технологических режимах УНТ ориентируются в одном направлении, что ведет к повышению значений коэффициента теплопроводности в данном направлении. Установлено, что при концентрации УНТ ниже порога перколяции экспериментальные значения коэффициента теплопроводности композиционных материалов находятся в хорошей корреляции со значениями, полученными с использованием теоретической модели Максвелла– Гарнетта. При этом впервые отмечено, что теоретическая модель Максвелла–Гарнетта может применяться для оценки распределения наноразмерного наполнителя в металлической матрице.   
Автор:  В. Н. Пасовец, В. А. Ковтун, М. Миховски, Ю. М. Плескачевский
Ключевые слова:  ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВЫХ СИСТЕМ "МЕДЬ–УНТ"
Стр:  2306

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ЭФФЕКТОВ НА ТЕЧЕНИЯ ГАЗА В СОПЛАХ С НЕСТАЦИОНАРНЫМ ЛОКАЛИЗОВАННЫМ ПОДВОДОМ ЭНЕРГИИ
Проведено моделирование течений высокотемпературного воздуха в технических устройствах, в которых протекают процессы, связанные с нестационарным локализованным подводом энергии. Для моделирования термодинамических процессов в высокотемпературных потоках воздуха использовалась приближенная модель равновесной термодинамики воздуха. Приведены результаты численного моделирования одномерных течений в соплах с подвижной зоной энерогоподвода, использующихся в плазмотронах переменного тока. На основе данных численного моделирования обсуждается качественная картина газодинамических и тепловых процессов в таком сопле при нестационарном подводе энергии к нему. Проведено сравнение результатов расчетов на основе модели идеального газа и модели реального газа с учетом физико-химических процессов, происходящих в нем при высоких температурах.  
Автор:  Н. А. Брыков, К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, И. В. Тетерина
Ключевые слова:  сопло, плазмотрон, подвод энергии, вычислительная газовая динамика, метод конечных объемов, расход, скачок уплотнения
Стр:  2315

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЯ СКОРОСТЕЙ ТЕЧЕНИЯ ГАЗА ВО ВНЕШНЕМ ВОЛНОВОМ ПОЛЕ ВБЛИЗИ ОТКРЫТОГО ТОРЦА ТРУБЫ ПРИ ПЕРЕХОДЕ ЧЕРЕЗ РЕЗОНАНСНУЮ ЧАСТОТУ
Экспериментально исследовано поле скоростей течения газа при вынужденных продольных колебаниях однородного газа в открытой трубе вблизи первой собственной частоты. Получены зависимости скорости газа в осевом направлении во внешнем волновом поле на различных расстояниях от открытого торца. Проведено сравнение экспериментальных результатов с теоретическими расчетами.  
Автор:  Р. Г. Зарипов, Л. А. Ткаченко, Л. Р. Шайдуллин
Ключевые слова:  вынужденные продольные колебания, резонанс, скорость, внешнее волновое поле
Стр:  2324

ТЕЙЛОРОВСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ТЕЧЕНИЯ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ В ОСЕВОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Приведены результаты исследования тейлоровской неустойчивости течения магнитной жидкости в однородном магнитном поле между вращающимися цилиндрами в приближении узкого зазора. Установлено, что неизотермичность течения приводит к существенному снижению порога неустойчивости, как и в обычной жидкости. Влияние же магнитного поля сводится к порогу неустойчивости обычной жидкости путем перенормировки вязкости, т. е. ее переопределению через анизотропные составляющие. Кроме полученных результатов, работа представляет интерес с позиций методологии численного решения подобного класса задач.
Автор:  В. А. Новиков
Ключевые слова:  магнитная жидкость, вихри Тейлора, число Рейнольдса, число Прандтля, параметр Бринкмана, вращательная вязкость, узкий зазор, метод Ньютона, метод Хемминга
Стр:  2329

О ГИПЕРБОЛИЗАЦИИ РЯДА МОДЕЛЕЙ МЕХАНИКИ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ
С использованием подхода Максвелла–Каттанео гиперболизированы уравнения движения вязкого теплопроводного газа, гетерогенной среды в одно- и многоскоростном приближениях с релаксационными законами вязкости и теплопроводности. Описан модифицированный метод Годунова с линеаризованным римановским решателем, предназначенный для интегрирования недивергентных систем.   
Автор:  В. С. Суров
Ключевые слова:  одно- и многоскоростные многокомпонентные смеси, релаксационные вязкость и теплопроводность, гиперболические системы уравнений, метод Годунова.
Стр:  2341

NUMERICAL STUDY OF ELECTROCONVECTION IN A DIELECTRIC LAYER BETWEEN TWO COFOCAL ELLIPTICAL CYLINDERS SUBJECTED TO UNIPOLAR INJECTION
The problem of electroconvection in an annular space between two elliptical concentric cylinders filled with a dielectric liquid and subjected to internal unipolar injection is considered. A finite volume method is used to solve the governing equations, including the Navier–Stokes ones and a simplified set of the Maxwell equations. For the first time the whole set of these coupled equations is solved, using the elliptical-cylindrical coordinates. We first validate numerical simulation in this field by comparing the results obtained with those available in the literature. The numerical solution of the electroconvection problem is then followed by a detailed analysis of the flow structure and electric charge distribution. It is shown that the multicellular convective pattern is observed. It is noticed that unipolar charge injection from the internal electrode significantly changes the topology of the fluid flow. Finally, the influence of various system parameters, such as the injection level and electric Rayleigh number, is also investigated.
Автор:  Elkhazen M. I., Hassen W., Gannoun R., Hussein A. K., Borjini M. N.
Ключевые слова:  electroconvection, elliptical cylinders, dielectric liquid, numerical simulation
Стр:  2358

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА ГРАНУЛИРОВАННОЙ СРЕДЫ В КОЛЬЦЕВОМ БУНКЕРЕ
Представлено численное моделирование гидродинамики и теплообмена плотного слоя хорошо сыпучей высококонцентрированной гранулированной среды в кольцевом бункере на основе неньютоновской среды с применением модели "степенной жидкости" и граничных условий скольжения на твердых стенках. Проведено исследование влияния режимных и геометрических параметров на динамику и теплообмен высококонцентрированной гранулированной среды. Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением численных данных с известными экспериментальными и аналитическими данными. Результаты проведенного исследования могут быть использованы в аппаратах порошковой технологии в процессах сушки, смешения, гомогенизации, дозирования и транспортирования гранулированных материалов.  
Автор:  Шваб А. В., Дьяков Е. А.
Ключевые слова:  реология, гранулированная среда, степенная модель, кольцевой бункер, условия скольжения, тензор напряжений
Стр:  2370

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И РАСЧЕТ СКОРОСТИ ГОРЕНИЯ ЗАМОРОЖЕННОЙ ВОДЯНОЙ СУСПЕНЗИИ НАНОДИСПЕРСНОГО АЛЮМИНИЯ
Представлена математическая модель горения замороженной водной суспензии нанодисперсного алюминия, которая позволяет определить параметры этого процесса с учетом зависимости удельной теплоты испарения воды, ее удельной теплоемкости и температуры кипения воды от давления над поверхностью испарения без задания температуры зажигания частиц алюминия.  
Автор:  Крайнов А. Ю., Порязов В. А.
Ключевые слова:  Представлена математическая модель горения замороженной водной суспензии нанодисперсного алюминия, которая позволяет определить параметры этого процесса с учетом зависимости удельной теплоты испарения воды, ее удельной теплоемкости и температуры кипения воды от давления над поверхностью испарения без задания температуры зажигания частиц алюминия
Стр:  2378

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ МАТЕРИАЛОВ В ПЛАЗМЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА НА ИХ МОРФОЛОГИЮ И ГИДРОФИЛЬНЫЕ СВОЙСТВА
Проведены исследования морфологии поверхностей стекла, титана, пленок полимеров в исходном состоянии и после обработки в плазме диэлектрического барьерного разряда методом атомно-силовой микроскопии. Выявлено изменение топографии поверхности этих материалов, а также ее шероховатости и гидрофильно-гидрофобных свойств после обработки в плазме диэлектрического барьерного разряда.  
Автор:  Лапицкая В. А., Кузнецова Т. А., Рогачев А. А., Мельникова Г. Б., Чижик С. А., Котов Д. А.
Ключевые слова:  плазма, диэлектрический барьерный разряд, поверхность, гидрофильно-гидрофобные свойства, атомно-силовая микроскопия, шероховатость
Стр:  2389

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ И ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЕСНЫХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ
Выполнены эксперименты по определению основных теплофизических параметров (теплопроводности, теплоемкости, температуропроводности) и термокинетических характеристик (энергии активации пиролиза и пламенного горения) типичных лесных горючих материалов и их смесей из Сибирского, Центрального, Южного и Дальневосточного федеральных округов России в широком диапазоне температур (298–423 K), соответствующих инициированию процессов термического разложения и последующего пламенного горения этих материалов. Проведено сравнение полученных данных с данными других авторов. Создана база данных для математического моделирования процессов термического разложения и пламенного горения лесных горючих материалов и определения условий локализации и подавления лесного пожара.  
Автор:  Жданова А. О., Кралинова С. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А.
Ключевые слова:  лесной горючий материал, теплофизические и термокинетические характеристики, термическое разложение, окисление, пламенное горение
Стр:  2395

ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПОЛЯ НА КИНЕТИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ В ПРОЦЕССЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ
Проведена количественная оценка влияния ультразвукового поля на кинетические коэффициенты в процессе экстрагирования технологического загрязнения из типовой хлопчатобумажной ткани средней плотности. Установлено, что кинетические коэффициенты массоотдачи и массопроводности возрастают при воздействии ультразвука на промывной раствор. Полученные результаты могут применяться при кинетических расчетах процесса промывки хлопчатобумажных тканей средней плотности.  
Автор:  М. К. Кошелева, С. П. Рудобашта
Ключевые слова:  экстрагирование, ультразвуковое поле, химическая технология отделки, кинетика, волокнистый материал, массопроводность, массоотдача
Стр:  2404

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ В ОДНООСНО-АРМИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Рассматривается модификация импульсного метода неразрушающего контроля коэффициента диффузии с целью обеспечения возможности его использования для исследования одноосно-армированных изделий из пористых материалов, характеризующихся существенной анизотропией свойств. Представлены результаты выбора конструктивных параметров измерительного устройства и режимных параметров процесса измерения искомого коэффициента диффузии, обеспечивающих повышение производительности и точности применяемого метода неразрушающего контроля.  
Автор:  Беляев В. П., Мищенко С. В., Беляев П. С.
Ключевые слова:  неразрушающий контроль, одноосно-армированные изделия, пористый материал, коэффициент диффузии, анизотропия
Стр:  2410

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ