ТОМ 95, №6
ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ ГАРМОНИЧЕСКИХ ВОЛН НА ГРАНИЦАХ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ, НАСЫЩЕННОЙ ПУЗЫРЬКОВОЙ ЖИДКОСТЬЮ
Теоретически исследовано отражение и прохождение акустических волн на границе раздела между водой и пористой средой, насыщенной пузырьковой жидкостью, и границе раздела между пористой средой,
насыщенной пузырьковой жидкостью, и водой при нормальном падении этих волн на указанные границы.
Показано, что существует диапазон частот, для которого отражение акустических волн от границы
раздела вода–пористая среда, насыщенная пузырьковой жидкостью, аналогично отражению этих волн
от свободной поверхности, а для отражения акустических волн от границы раздела насыщенная пузырьковой жидкостью среда–вода аналогично отражению от жесткой стенки.
Автор:
И. К. Гималтдинов, Л. Ф. Ситдикова
Ключевые слова:
звуковая волна, пористая среда, коэффициент отражения, коэффициент прохождения
Стр:
1371
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗИОННЫХ СВОЙСТВ РАСТИТЕЛЬНЫХ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ КОЛЛОИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С УЧЕТОМ ИХ УСАДКИ
Экспериментально, на основе зонального метода, найдены температурные и концентрационные зависимости коэффициента диффузии влаги в материалах, подверженных усадке в процессе сушки (пластины,
вырезанные из яблока, моркови и свеклы). Концентрационные зависимости коэффициента диффузии влаги
в этих материалах определялись из кривых сушки, полученных при отсутствии внешнего диффузионного
сопротивления. Усадка материалов определялась экспериментально, температурные зависимости полученных коэффициентов диффузии описаны на основе теории активированной молекулярной диффузии
влаги в материале. Показано, что температурная зависимость коэффициента диффузии влаги в указанных материалах удовлетворительно описывается уравнением Аррениуса, на основе которого для этих
материалов получены формулы, выражающие зависимость коэффициента диффузии влаги в них от их
влагосодержания и температуры, которые могут быть использованы в инженерных расчетах. Полученные данные по коэффициенту диффузии влаги в исследованных материалах сопоставлены с аналогичными
данными, полученными для других материалов. Показано, что концентрационные зависимости коэффициентов диффузии влаги материалов, подверженных усадке в процессе сушки, имеют тот же характер
и порядок величин, что и аналогичные зависимости для материалов без усадки. Проведено сопоставление
кривых сушки, рассчитанных с использованием полученных формул, с экспериментальными кривыми сушки, показавшее их удовлетворительное сходство
Автор:
С. П. Рудобашта, В. М. Дмитриев
Ключевые слова:
конвективная сушка, диффузия, уравнение Аррениуса, кинетический расчет
Стр:
1381
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНВЕКТИВНОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ПРЯНО-АРОМАТИЧЕСКОГО СЫРЬЯ
Описаны различные способы сушки пряно-ароматического сырья. Установлены кинетические закономерности процесса конвективной сушки корней имбиря и калгана. Научно обоснованны и разработаны стадийные режимы обезвоживания, в соответствии с которыми температура сушильного агента на первой стадии процесса поддерживается на уровне 60oС, а на второй — 45oС. Установленные режимы
позволяют уменьшить тепловые затраты на сушку и обеспечивают максимально полную сохранность
природных компонентов исходного материала. Предложена математическая модель тепломассопереноса, фазовых превращений и усадки, которую можно использовать для установления режимов обезвоживания. Представлен расчет общей длительности процесса сушки по методу В. В. Красникова.
Автор:
Ю. Ф. Снежкин, Р. А. Шапарь, Е. В. Гусарова
Ключевые слова:
пряно-ароматическое сырье, имбирь, калган, эфирные масла, тепломассообмен, конвективная сушка, стадийное обезвоживание, интенсификация, энергосбережение
Стр:
1390
О ЕЩЕ ОДНОМ ПАРАМЕТРЕ, УПРАВЛЯЮЩЕМ РАССЛАИВАНИЕМ РАСТВОРОВ В КАПЛЯХ МАЛОГО ОБЪЕМА
Влияние исходного состава и размера микро- и наноразмерных капель бинарных органических расслаивающихся смесей на фазовые равновесия рассмотрено в рамках термодинамического подхода. На примере систем "вода–фенол" и "полибутадиен–полистирол" показано, что в отличие от макроразмерных
структур, в микроразмерных каплях не только объемная доля сосуществующих фаз, но также и взаимная растворимость компонентов существенно варьируется в зависимости от исходного состава смеси. Исходный состав смеси также определяет и характер зависимостей растворимости от объема капли,
что объясняется реализацией в смесях различного состава различных механизмов понижения свободной
энергии системы
Автор:
А. В. Шишулин, А. В. Шишулина
Ключевые слова:
дисперсные системы, фазовые превращения, core–shell, расслаивание раствора, растворимость
Стр:
1398
МОДИФИЦИРОВАННЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ СОРБЕНТЫ НА ОСНОВЕ СКОРЛУПЫ ГРЕЦКОГО ОРЕХА ДЛЯ СОРБЦИИ ТОКСИЧНЫХ ГАЗОВ
Представлены результаты синтеза на основе наноуглерода для защиты от широкого спектра токсичных химических веществ. Анализ микроструктуры образцов показывает, что активация способствует
образованию большого числа мелких пор и развитию пористой текстуры сорбентов, что приводит к увеличению удельной поверхности. Активированные образцы имеют микромезопористость, подтвержденную соответствующими изотермами низкотемпературной адсорбции азота. Показано, что процедура
активации приводит к образцам с различной кислотностью, и это свойство поверхности оказывает заметное влияние на характеристики материалов. Результаты исследования времени проскока для паров
неорганических и органических веществ показывают, что пропитки ионами Cu и Co являются наиболее
подходящими для получения универсального сорбента. В связи с этим в данной статье представлена технология получения активированных углей, пропитанных ионами различных металлов, которые могут превосходить сорбционные свойства коммерческих эталонных материалов.
Автор:
Мансуров З. А., Velasco L. F., Lodewyckx P., Досжанов Е. О., Азат С.
Ключевые слова:
сорбционные материалы, наноструктура, токсичные газы, адсорбция
Стр:
1408
ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ РАВНОМЕРНОГО СТАЦИОНАРНОГО НАГРЕВА С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА ЭВОЛЮЦИОННОЙ ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
Впервые сформулирована задача топологической оптимизации теплопроводящего объекта по критерию равномерности стационарного температурного поля в заданной области. Для решения задачи предложен метод эволюционной топологической оптимизации, основанный на решении системы линейных
уравнений с фиктивным вектором правой части (тепловой нагрузки). Метод отличается способом формирования вектора, компоненты которого рассматриваются как весовые коэффициенты. Предложена
степенная функция распределения весовых коэффициентов. Выбор целевой функции (температура в узле,
средняя температура в заданной области, равномерность температурного поля) управляется вектором
фиктивной тепловой нагрузки. Метод протестирован на трех задачах: минимизации средней температуры пластины с равномерным тепловыделением, минимизации разности температур в заданной области
квадратной пластины, оптимизации конструкции пресс-формы для вулканизации резинотехнического изделия. Метод показал высокую эффективность и универсальность
Автор:
А. О. Глебов, С. В. Карпушкин, Е. Н. Малыгин
Ключевые слова:
термообработка, равномерный нагрев, метод конечных элементов, топологическая оптимизация
Стр:
1419
ТЕПЛООБМЕН И МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА ЖИДКОСТИ В СФЕРИЧЕСКОМ СЛОЕ ПРИ МАЛЫХ МАГНИТНЫХ ЧИСЛАХ РЕЙНОЛЬДСА
Приведены результаты численного моделирования нестационарного теплообмена в сферическом концентрическом слое электропроводной жидкости и ее магнитной гидродинамики при малых значениях магнитного числа Рейнольдса (Rem = 10–1, 10–2
, 10–3, 10–4, 10–5, 10–6
) и значениях числа гомохронности Но = 0.1 и 10. Исследовано влияние диссипации джоулева тепла на эволюцию структуры течения жидкости, полей температуры и магнитной индукции и распределений локальных чисел Нуссельта в слое в зависимости от величин Rem и Но
Автор:
С. В. Соловьев
Ключевые слова:
математическое моделирование, нестационарный теплообмен, магнитная гидродинамика, диссипация джоулева тепла, сферический слой
Стр:
1432
ПЛЕНОЧНОЕ ТЕЧЕНИЕ ТЕПЛОАГЕНТА В ЗАМКНУТОМ ТЕРМОСИФОНЕ
Выполнено моделирование влияния параметров пленочного течения теплоагента под действием силы
тяжести на работу замкнутого термосифона. Показано, что в стационарном режиме толщина пленки
меньше 100 мкм. Основными факторами, определяющими эффективность термосифона, являются мощность теплового источника, площадь конденсатора, а также вязкость и теплопроводность жидкого теплоагента. Рассмотрена устойчивость пленочного течения к кратковременному повышению мощности
источника тепла
Автор:
С. П. Фисенко
Ключевые слова:
пленка, конденсация, испарение, стационарный режим, фреон, устойчивость
Стр:
1448
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЦЕМЕНТНОГО КОМПОЗИТА, МОДИФИЦИРОВАННОГО ГИДРОТЕРМАЛЬНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ SIO2 И МУНТ, МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ
Методом ИК-спектроскопии изучено влияние на структуру портландцементного композита гидротермальных малых доз наночастиц SiO2 и многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) раздельно и в комбинации с вводом поликарбоксилатного суперпластификатора (СП) при водоцементном отношении В/Ц = 0.21. По смещению частоты поглощения кремнекислородных тетраэдров SiO4 в области обратных длин волн электромагнитного излучения (ЭМИ) 900–1100 см–1
установлено, что ввод наночастиц повышает кинетику и степень их поликонденсации. Влияние на степень поликонденсации кремнекислородных тетраэдров было более значительным, чем на скорость гидратации клинкерных минералов и валовые количества продуктов гидратации цемента. Эффект влияния на кинетику и степень поликонденсации кремнекислородных тетраэдров зависел от химического состава введенных наночастиц (SiO2, МУНТ, SiO2 + МУНТ) и возраста твердения цементного композита: был сильнее выражен в возрасте 28 сут по сравнению с возрастом 1 сут для комбинации наночастиц (SiO2 + МУНТ) и отсутствовал в возрасте
4 ч. Увеличение степени поликонденсации кремнекислородных тетраэдров соответствует повышению
упорядоченности структуры CSH-геля, увеличению объемной плотности укладки наногранул геля и обуславливает приращение механических характеристик цементного композита.
Автор:
Е. Н. Полонина, В. В. Потапов, С. А. Жданок, С. Н. Леонович
Ключевые слова:
цементный композит, наночастицы SiO2, многостенные углеродные нанотрубки, ИК-спектроскопия, сдвиг частоты поглощения ЭМИ, степень поликонденсации кремнекислородных тетраэдров, структура CSH-геля
Стр:
1453
ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВВЕДЕНИЕМ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК В ПАЯЛЬНЫЕ ПАСТЫ
Достигнуто повышение прочности паяных соединений, полученных оплавлением паяльных паст на основе бессвинцовых припоев, путем введения в их состав углеродных нанотрубок с использованием ультразвуковых колебаний. Исследовано влияние содержания углеродных нанотрубок в пасте на механические
свойства паяных соединений и паяемость покрытий электронных компонентов
Автор:
С. А. Жданок, В. Л. Ланин, В. А. Емельянов, А. В. Крауклис
Ключевые слова:
паяльные пасты, углеродные нанотрубки, прочность соединений, ультразвуковые колебания
Стр:
1465
MATHEMATICAL STUDY OF HEAT TRANSFER IN A STAGNATION FLOW OF A HYBRID NANOFLUID OVER A STRETCHING/SHRINKING CYLINDER
The steady two-dimensional incompressible boundary-layer, stagnation-point flows of an ordinary nanofluid
and a hybrid CuO + MgO nanofluid over a stretching/shrinking cylinder were investigated using the dimensionless
master Prandtl equations. It was established that the thermal conductivity of the hybrid nanofluid is higher, it
transfers a larger amount of heat from the curved surface of the cylinder, and the skin friction force acting on its
flow is larger, as compared to those of the ordinary nanofluid, and that the skin friction force acting on the flows of
these fluids increases with increase in the volume fraction of nanoparticles in them.
Автор:
Poornima T., Sreenivasulu P., Basma Souayeh
Ключевые слова:
hybrid nanofluid, heat source, radiation, stagnation point, stretching/shrinking cylinder.
Стр:
1471
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИСКОВЫХ НАСОСОВ
Получено аналитическое решение для перепада давления в дисковом насосе. Показано, что характеристики дискового насоса определяются пятью безразмерными параметрами вместо девяти размерных параметров. Рассмотрены три критерия, ограничивающие параметры насоса для реализации ламинарного
режима течения жидкости в насосе. Анализ расходно-напорных характеристик насосов в безразмерных
сравнительных координатах наглядно демонстрирует гидродинамическую эффективность насосов. Показано, что падение напора насоса часто происходит на этапе перехода от дисков к выходу из насоса.
Показано, что разработанный ранее авторами насос левожелудочковой поддержки кровообращения является самым эффективным из рассмотренных в данной статье.
Автор:
А. Е. Медведев, Ю. М. Приходько, В. М. Фомин, В. П. Фомичев
Ключевые слова:
дисковый насос, вязкая жидкость, пограничный слой, математическое моделирование
Стр:
1483
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОГО СМЕШЕНИЯ В СТАТИЧЕСКОМ СМЕСИТЕЛЕ
Представлены результаты исследования турбулентного смешения потоков в статическом смесителе. Установлено, что, если скорости подачи компонентов смеси равны, то движение жидкостей в
радиальном направлении отсутствует. В этом случае основным механизмом, обеспечивающим смешение потоков, является молекулярная диффузия и поэтому интенсивность смешения потоков невысока.
С увеличением различия скоростей потоков происходит турбулизация течения и существенно интенсифицируется смешение. Однородное распределение массовых долей смешиваемых компонентов достигается
на меньшем удалении от входного сечения смесителя. При значительном различии скоростей потоков на
входе в смеситель в центре его канала возникает зона рециркуляционного течения, в которой происходит
интенсивное смешение компонентов.
Автор:
О. В. Матвиенко, В. А. Ромащенко
Ключевые слова:
смешение, турбулентность, статический смеситель, диффузия, бензин, оксигенат, вычислительная гидродинамика
Стр:
1492
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТОПЛИВНОЙ КАССЕТЕ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА АТОМНОЙ СТАНЦИИ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
Приведены результаты экспериментальных исследований течения теплоносителя в твэльном пучке
кассетной тепловыделяющей сборки реактора типа РИТМ атомной станции малой мощности. Целью
работы является исследование перераспределения поля аксиальной и поперечной скоростей потока, а
также осевого расхода теплоносителя за пластинчатой дистанционирующей решеткой топливной кассеты. Для достижения поставленной цели проведен ряд экспериментов на аэродинамическом исследовательском стенде на масштабной модели твэльного пучка тепловыделяющей кассеты с пластинчатыми
дистанционирующими решетками. В качестве исследуемой была выбрана область, охватывающая третью часть всего поперечного сечения модели и включающая все типовые регулярные ячейки, и ячейки,
прилежащие к чехлу, уголку жесткости и трубе центрального вытеснителя. Картина течения теплоносителя представлена картограммами распределения поперечных и аксиальных скоростей, а также графическими зависимостями распределения аксиальных скоростей и расходов потока теплоносителя через
характерные типы ячеек. Результаты экспериментов могут быть использованы при инженерном обосновании конструкционных решений при проектировании активных зон реакторов типа РИТМ. Полученная
база опытных данных по течению теплоносителя в тепловыделяющих сборках кассетного типа может
использоваться для верификации современных CFD (computational fluid dynamics) программ (как зарубежной, так и отечественной разработки) и программ поячеечного теплогидравлического расчета активных
зон при обосновании теплотехнической надежности.
Автор:
С. М. Дмитриев, А. А. Добров, Д. В. Доронков, Д. С. Доронкова, А. Н. Пронин, В. И. Полуничев, А. В. Рязанов, А. Е. Хробостов
Ключевые слова:
ядерный реактор, кассетная активная зона, топливная кассета, твэл, дистанционирующая решетка, гидродинамика теплоносителя, аксиальная скорость, поперечная скорость, аксиальный расход
Стр:
1506
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВИХРЕВОГО КОЛЬЦА И ПЕРЕНОСА ИМ ПАССИВНОЙ ПРИМЕСИ
Выполнено численное моделирование гидродинамических процессов, сопровождающих формирование и
распространение вихревых колец, получаемых при помощи поршневого генератора. Рассмотрено влияние
характеристик вихревого кольца на перенос пассивной примеси. Численные расчеты проведены с использованием нестационарных уравнений Навье–Стокса и адаптивных сеточных структур. Получены геометрические и динамические характеристики вихревого кольца, соответствующие автомодельному закону
его динамики и экспериментальным данным.
Автор:
К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, И. Е. Капранов
Ключевые слова:
вычислительная газовая динамика, вихревая динамика, вихревое кольцо, завихренность, пассивная примесь
Стр:
1516
СОПРЯЖЕННЫЙ НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛООБМЕН ПРИ СВЕРХЗВУКОВОМ ПРОСТРАНСТВЕННОМ ОБТЕКАНИИ ЗАТУПЛЕННОГО ПО СФЕРЕ КОНУСА, ВЫПОЛНЕННОГО ИЗ КОМБИНИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА
Рассмотрено обтекание под различными углами атаки затупленного по сфере конуса, сферическая и
коническая части которого выполнены из различных материалов. Показано теоретически, что изготовление боковой поверхности такого тела из высокотеплопроводного материала обеспечивает отвод тепла
от его сферической части, испытывающей максимальные тепловые нагрузки, и, соответственно, снижение максимальных температур тела в этой области. Получены критериальные выражения для оценки
снижения максимальных температур конического тела в области его сферического затупления при обтекании тела под различными углами атаки за счет выбора геометрии тела и материалов, обладающих
необходимыми теплофизическими характеристиками, для его покрытия
Автор:
В. И. Зинченко, В. Д. Гольдин
Ключевые слова:
сверхзвуковое обтекание, аэродинамический нагрев, сопряженный теплообмен, угол атаки, теплозащитные материалы, ламинарный пограничный слой
Стр:
1526
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ПОЛОСТИ РЕЗОНАТОРА
Представлено математическое моделирование нестационарного течения идеального газа в полости резонатора. Проведено исследование влияния глубины резонатора на амплитудные и частотные характеристики параметров течения. Проведено сравнение частотных характеристик, определенных при численном
моделировании двумерного течения газа, с результатами, полученными в акустическом линейном приближении. По результатам, представленным в работе, выявлено, что характер течения — частота и амплитуда пульсаций — определяется прохождением возмущений по внутреннему и внешнему контурам разделяющей линии тока. При увеличении глубины резонатора отмечается немонотонное нарастание амплитуды
колебаний течения. Наблюдаются также провалы по величине амплитуды давления при одинаковой глубине
резонатора или когда частота собственных колебаний в резонаторе меньше частоты колебаний струи. Колебания в резонаторе происходят на первой моде, когда частота собственных колебаний для первой моды в
резонаторе соответствует частоте колебаний разделяющей линии тока. Показано, что в зависимости от
конфигурации резонатора при разных режимах обтекания необходимые параметры и поправочные коэффициенты будут иметь разные значения. В работе подробно исследованы конфигурации и режимы работы
резонатора и нахождение дискретных частот собственных колебаний, представлена математическая модель процесса самовозбуждения резонатора, основанная на теории нестационарного течения.
Автор:
Н. И. Сидняев
Ключевые слова:
резонатор, собственные колебания, давление, частоты, обтекание, геометрия, шум, пульсации, методика
Стр:
1537
ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ВЗРЫВНОГО ФОРМИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ЧАСТИЦ СО СКОРОСТЯМИ ДО 16 км/c С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМБИНИРОВАННЫХ КУМУЛЯТИВНЫХ ОБЛИЦОВОК
Для проведения испытаний объектов ракетно-космической техники на стойкость к воздействию метеороидов и осколков космического мусора используются взрывные метательные устройства. На основе численного моделирования, проводившегося с использованием вычислительных комплексов ANSYS/AUTODYN
и ЭРУДИТ, рассмотрены возможности получения с помощью кумулятивных зарядов с комбинированной
кумулятивной облицовкой алюминиевых частиц со скоростями до 16 км/с. Для достижения поставленной
цели струеобразующей части облицовки придавалась дегрессивная толщина, а ограничивающие ее поверхности имели форму поверхностей полуэллипсоида или полусуперэллипсоида вращения
Автор:
С. В. Федоров, В. И. Колпаков, Е. П. Виноградова, И. А. Болотина
Ключевые слова:
метеоритное воздействие, высокоскоростной компактный элемент, взрыв, кумулятивный заряд, комбинированная облицовка, дегрессивная толщина, численное моделирование
Стр:
1549
ВЛИЯНИЕ НЕИЗОТЕРМИЧНОСТИ НА ДИНАМИКУ ГРАВИТАЦИОННОГО ОСАЖДЕНИЯ ОДИНОЧНОЙ ТВЕРДОЙ СФЕРЫ ПРИ МАЛЫХ ЧИСЛАХ РЕЙНОЛЬДСА
Представлены новые экспериментальные данные по закономерностям гравитационного осаждения
одиночной охлажденной и нагретой твердой сферической частиц в вязкой жидкости в области чисел
Рейнольдса Re = 0.001–1. Показано снижение скорости стационарного осаждения охлажденной частицы и, наоборот, увеличение скорости нагретой частицы. Получены эмпирические зависимости скорости
осаждения твердой сферы от разности температур частицы и жидкости в случае нагрева и охлаждения
частицы. Проведена обработка экспериментальных данных по эффективной температуре
Автор:
В. А. Архипов, С. А. Басалаев, Н. Н. Золоторёв, К. Г. Перфильева, С. Н. Поленчук, А. С. Усанина
Ключевые слова:
твердая сфера, гравитационное осаждение, охлажденная частица, нагретая частица, скорость осаждения, коэффициент гидродинамического сопротивления, разность температур, эффективная температура, экспериментальное исследование
Стр:
1560
ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТЕЧЕНИИ В ТРУБЕ ГАЗОВОЙ СМЕСИ He–Xe С СУЩЕСТВЕННЫМ ГРАДИЕНТОМ ДАВЛЕНИЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫМ СИЛЬНЫМ НАГРЕВОМ ТРУБЫ
Проведено численное исследование теплообмена при течении гелий–ксеноновой смеси газов в обогреваемой трубе в широком диапазоне чисел Рейнольдса и величин тепловых потоков в стенку трубы с использованием дифференциальной модели турбулентности. Проведены сравнение полученных результатов
расчетов с экспериментальными данными и анализ интегральных и локальных характеристик течения и
теплообмена
Автор:
В. Г. Лущик, М. С. Макарова
Ключевые слова:
гелий–ксеноновая смесь, труба, дифференциальная модель турбулентности, реламинаризация
Стр:
1568
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ПОДЪЕМНОМ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ТРУБЕ ПРИ СМЕШАННОЙ ТУРБУЛЕНТНОЙ КОНВЕКЦИИ, ОСЛОЖНЕННОЙ ВЛИЯНИЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Представлены результаты исследования теплообмена при подъемном течении жидкого металла в
вертикальной обогреваемой трубе без магнитного поля, а также при наличии продольного или поперечного магнитных полей. С применением микротермопарных зондов были получены профили осредненной
скорости и температуры, распределения локальных коэффициентов теплоотдачи, пульсационные характеристики температуры в потоке. В отсутствие магнитного поля обнаружено снижение коэффициентов теплоотдачи по сравнению с чисто турбулентным уровнем, что качественно согласуется с общими
закономерностями теплообмена при смешанной конвекции для неметаллов. Исследования в продольном
магнитном поле показали, что и в конфигурации подъемного течения нельзя избежать влияния термогравитационной конвекции, которое только усиливается в ламинаризованном потоке, приводя к росту
неустойчивостей и появлению низкочастотных пульсаций скорости и температуры. В поперечном магнитном поле при подъемном течении также обнаружены интересные эффекты, связанные с воздействием электромагнитных сил и термогравитационной конвекции на гидродинамику осредненного течения и
пульсационные характеристики теплообмена
Автор:
Н. А. Лучинкин, Н. Г. Разуванов, О. Н. Полянская, М. А. Соколов, Е. А. Бурдюкова
Ключевые слова:
жидкие металлы, гидродинамика, теплообмен, магнитное поле, термогравитационная конвекция
Стр:
1577
EFFECTS OF VISCOUS DISSIPATION AND PRESSURE WORK ON THE EXTENDED GRAETZ PROBLEM FOR A GASEOUS SLIP FLOW IN A MICROCHANNEL WITH WALLS HAVING A CONSTANT TEMPERATURE
Analytical studies are performed on the problem of a thermally developing laminar gaseous slip flow through a
parallel-plate microchannel with constant wall temperatures subject to the influences of axial conduction, pressure
work, and viscous dissipation. The temperature profiles and local Nusselt numbers are obtained assuming that
the flow is hydrodynamically fully developed in a heating zone of semi-infinite length. The obtained solution is
based on the use of the self-adjoint formalism involviпg the rearrangement of the energy equation into a system
of the first-order partial differential equations. For simplified limiting cases, the analytical results are compared
with the available analytical and numerical ones, and a good agreement is found, which supports the validity of
this solution. The effects of axial heat conduction, rarefaction, pressure work, and viscous dissipation on the heat
transfer characteristics are studied and discussed in detail.
Автор:
Haddout Y., Essaghir E., Oubarra A., Lahjomri J.
Ключевые слова:
heat transfer, forced convection, slip flow, axial heat conduction, rarefaction, self-adjoint formalism
Стр:
1589
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ УЛЬТРАГИДРОФОБНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ АТМОСФЕРНОГО ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ОКСИДА ЦИРКОНИЯ. 1. ИССЛЕДОВАНИЕ 2D-ПРОФИЛЕЙ
Проведен геометрический анализ 2D-профилей шлифов поверхностей покрытий, полученных методом воздушно-плазменного напыления порошка оксида циркония ZrO2. Выделены два масштабных уровня шероховатости таких поверхностей: мини- и микроуровень. Обнаружена корреляция между соотношением степеней шероховатостей на этих уровнях и равновесным углом смачивания водяной капли. Спрогнозирована возможность получения супергидрофобных покрытий с углами смачивания, превосходящими 160о
.
Автор:
А. П. Янковский, И. П. Гуляев, О. Б. Ковалев
Ключевые слова:
воздушно-плазменное напыление, шероховатость, оксид циркония, углы смачивания, гидрофобность, геометрический анализ поверхности
Стр:
1598
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ УЛЬТРАГИДРОФОБНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ АТМОСФЕРНОГО ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ОКСИДА ЦИРКОНИЯ. 2. ИССЛЕДОВАНИЕ 3D-ПРОФИЛЕЙ
Проведен геометрический анализ 3D-профилей шлифов поверхностей покрытий, полученных методом воздушно-плазменного напыления порошка оксида циркония ZrO2. Подтверждена обнаруженная ранее при
анализе аналогичных 2D-профилей корреляция между равновесным углом смачивания водяной капли и соотношением степеней шероховатостей поверхности на мини- и микроуровнях. Спрогнозирована возможность получения ультрагидрофобных и гидрофильных покрытий при разных режимах напыления
Автор:
А. П. Янковский, И. П. Гуляев, О. Б. Ковалев
Ключевые слова:
воздушно-плазменное напыление, шероховатость, оксид циркония, углы смачивания, гидрофобность, гидрофильность, геометрический анализ поверхности
Стр:
1608
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ЛИНИИ СОПРЯЖЕНИЯ ОБРАЗЦА С ПОЛУПРОСТРАНСТВОМ
Рассмотрена коэффициентная обратная задача теплопроводности для определения теплофизических
характеристик материала по измерениям температуры на линии сопряжения образца с полубесконечным
слоем другого материала с известными теплофизическими свойствами. Учет стока тепла в теплофизическом эксперименте позволяет повысить точность определения теплофизических характеристик материала при сохранении его структуры и снимает необходимость трудоемкого обеспечения адиабатичности тыльной поверхности образца. На основе анализа коэффициентов чувствительности определены
наиболее информативные для определения теплофизических характеристик времена измерений. Предложенная методика снимает ограничение на выбор режима нагрева материала и расширяет допустимый
по числу Фурье диапазон измерений
Автор:
В. Г. Зверев, А. В. Теплоухов
Ключевые слова:
теплофизические характеристики, обратная задача теплопроводности, пластина, полупространство
Стр:
1614
СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ КЕРАМИК MgO–Y2O3 И MgO–Gd2O3, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
Представлены данные сравнения оптических, механических и теплофизических свойств композиционных керамик MgO–Y2O3 и MgO–Gd2O3, консолидированных методом горячего прессования нанопорошков, полученных самораспространяющимся высокотемпературным синтезом из глицин-нитратных прекурсоров. Установлено, что керамика MgO–Y2O3, имеющая меньшую плотность и более высокие теплопроводность и микротвердость, по сравнению с керамикой MgO–Gd2O3, более предпочтительна для изготовления инфракрасных защитных окон, прозрачных в диапазоне длин волн 3–5 мкм.
Автор:
Д. А. Пермин, А. В. Беляев, В. А. Кошкин, С. С. Балабанов, П. А. Попов, М. С. Болдин, А. А. Мурашов, К. Е. Сметанина, И. В. Ладенков
Ключевые слова:
композиционные керамики, самораспространяющийся высокотемпературный синтез
Стр:
1624
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОГО ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ РЕГУЛИРУЕМОЙ ТВЕРДОТОПЛИВНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Выполнено моделирование нестационарного горения твердого топлива в камере сгорания регулируемой
твердотопливной установки в условиях изменения давления в ней на основе сопряженной физико-математической модели горения баллистического пороха, в которой учитываются процессы в конденсированной
и газовой фазах топлива и ставятся граничные условия четвертого рода на поверхности топливного заряда. Получены количественные данные об отклонении динамических параметров газа в камере сгорания
от их экспериментальных значений при учете нестационарности горения заряда и в случае применения
закона квазистационарного горения заряда для определения зависимости скорости горения от давления
Автор:
А. Ю. Крайнов, В. А. Порязов, К. М. Моисеева
Ключевые слова:
баллиститный порох, камера сгорания, переменное давление, нестационарное горение
Стр:
1633
NONSTATIONARY DIFFUSION IN HYDROLYTIC DEGRADATION OF A POROUS POLYMERIC MATRIX
The paper aims to develop a mathematical model for the investigation of degradation of a porous matrix of
polylactic acid implanted in a bone tissue based on the study of kinetics of hydrolytic degradation of the matrix due
to the action of a body fluid and diffusion of lactic acid released as a result of a chemical reaction. The numerical
solution of nonstationary nonlinear equation of lactic acid diffusion through the host tissue obtained by the finite
difference method allows one to establish a relationship between the lactic acid density in the bone tissue with time
and the density during the implanted matrix degradation as well as the density profile of lactic acid in the bone
tissue as a function of the kinetic reaction parameters for different porosities. The validation of the model is verified
using the available experimental data
Автор:
Paz Estévez E. A., Fagundo Mesa R, Pavlyukevich N. V.
Ключевые слова:
hydrolytic degradation, porous matrix, diffusion, polylactic acid, mathematical modeling, chemical reaction, Arrhenius law
Стр:
1644