научный журнал по физике Теплофизика высоких температур ISSN: 0040-3644

Архив научных статейиз журнала «Теплофизика высоких температур»

  • ГЕНЕРАЦИЯ СВОБОДНЫХ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ОГНЕННЫХ ВИХРЕЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

    ВАРАКСИН А.Ю., КОПЕЙЦЕВ В.Н., ПРОТАСОВ М.В., РОМАШ М.Э. — 2015 г.

    Продемонстрирована принципиальная возможность физического моделирования свободных концентрированных огненных вихрей без использования принудительной закрутки. Генерация вихревых структур происходила при горении таблеток уротропина (гексаметилентетрамина), располагаемых на подстилающей поверхности (лист алюминия). С использованием фотосъемки получены первые данные, касающиеся особенностей процесса возникновения огненных вихрей. Проведены оценки некоторых интегральных параметров генерируемых огненных вихревых структур (время жизни, высота, диаметр).

  • ГИБРИДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ МЕЖЧАСТИЧНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И РАСЧЕТ ЛИНИЙ ПЛАВЛЕНИЯ ЛИТИЯ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ

    БЕЛАЩЕНКО Д.К. — 2015 г.

    Для металлических систем предложен многочастичный потенциал нового типа (ЕАМ-2), включающий в качестве параметра степень кристалличности атомов. Этот потенциал базируется на потенциале модели погруженного атома (ЕАМ). Степень кристалличности атома определяется путем разложения радиус-векторов соседних атомов по шаровым функциям и вычисления характеристики q6. Потенциал ЕАМ-2 хорошо описывает свойства жидкого, ОЦК- и ГЦК-лития при обычных и высоких давлениях. Рассчитаны линии равновесия ОЦК-литий–жидкость и ГЦК-литий–жидкость при давлениях до 40 ГПа и получено хорошее согласие с опытом, в том числе для максимума на кривой плавления. Приведены таблицы зависимости плотности и энергии моделей от давления и температуры. Обнаружено аномальное поведение плотности ОЦК- и ГЦК-лития в интервале давлений 25–30 ГПа (рост плотности при изобарном нагреве).

  • ДИНАМИКА ПАРОВОГО ЗАРОДЫША В ПЕРЕГРЕТОЙ ЖИДКОСТИ (ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАЧАЛЬНОГО ПЕРИОДА РОСТА)

    АВДЕЕВ А.А. — 2015 г.

    Проведено расчетно-аналитическое исследование начального периода роста парового пузыря околокритического размера. Показано, что для рассматриваемой задачи определяющими являются динамические эффекты, обусловленные гидродинамикой радиального течения жидкости. Получено аналитическое решение задачи, а также исследованы асимптотические ветви решения. Сделан вывод о том, что динамический инерционный закон роста пузыря по Релею представляет собой асимптотическую ветвь решения, применимую при достаточно больших временах роста. Показано, что как на начальном этапе роста пузыря, так и при больших временах роста влияние сил вязкости вырождается и может заметно влиять на динамику роста пузыря лишь на промежуточных стадиях роста. Максимально влияние вязкости проявляется в области околоспинодальных перегревов даже для относительно маловязких жидкостей. Для воды, например, поправки, учитывающие влияние вязкости, достигают сотен процентов. На основе асимптотического решения получена формула для оценки продолжительности начального периода роста пузыря, в течение которого силами вязкости можно пренебречь. Для проведения практических расчетов предложены интерполяционные формулы, удовлетворяющие необходимым предельным переходам. Обнаружено, что на начальной стадии роста пузыря существует “инкубационный” период, в течение которого рост пузыря относительно невелик. Продолжительность этого периода зависит от степени влияния сил поверхностного натяжения. Выведены формулы для расчета продолжительности “инкубационного” периода. Показано, что даже в случае когда эффекты поверхностного натяжения вырождаются, продолжительность этого периода остается конечной.

  • ДИФФУЗИОННО-ИОНИЗАЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ ПОПЕРЕЧНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТАУНСЕНДОВСКОГО И ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДОВ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА УСТОЙЧИВОСТЬ И ПРИРОДУ НОРМАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА

    НАУМОВ Н.Ю. — 2015 г.

    Теоретически и экспериментально исследован диффузионно-ионизационный механизм поперечного распространения короткого таунсендовского разряда вблизи минимума кривой Пашена. Обнаружено, что влияние продольной диффузии электронов вызывает значительное усиление поперечного распространения разряда. При различных электрических полях (E/p 100–220 В см-1 Тор-1 ) измерен эффективный коэффициент диффузионно-ионизационного распространения разряда в неоне, который может в несколько раз превышать коэффициент амбиполярной диффузии. Теоретически и экспериментально определена граница поперечной неустойчивости таунсендовского разряда в неоне. Дана оценка вклада диффузии в граничное условие, определяющее нормальную плотность тока.

  • ЗАДАЧИ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРМОУПРУГОСТИ НА ОСНОВЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

    КУДИНОВ В.А., КУДИНОВ И.В. — 2015 г.

    C использованием гиперболического уравнения теплопроводности, найденного из условия релаксации теплового потока и градиента температуры в формуле закона Фурье, получено точное аналитическое решение краевой задачи динамической термоупругости для бесконечной пластины с симметричными граничными условиями первого рода. Показано, что в каждой точке пространства напряжения изменяются скачкообразно во времени с периодической сменой их знака. При незатухающем характере процесс изменения напряжений происходит по типу закрепленной с двух сторон струны, имеющей изломы (скачки напряжений), перемещающиеся по пространственной переменной во времени.

  • ЗАХВАТ И УДЕРЖАНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ПЫЛЕВЫХ ЧАСТИЦ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИМИ ЛОВУШКАМИ

    ВАСИЛЯК Л.М., ВЛАДИМИРОВ В.И., ДЕПУТАТОВА Л.В., ЛАПИЦКИЙ Д.С., ПЕЧЕРКИН В.Я., ФИЛИНОВ В.С. — 2015 г.

    С помощью метода броуновской динамики найдены условия захвата и удержания заряженных пылевых частиц в линейных ловушках Пауля при атмосферном давлении в воздухе в широком диапазоне параметров, характеризующих как динамические ловушки, так и удерживаемые частицы. Показано, что вязкость газовой среды оказывает сильное влияние на захват и удержание пылевых частиц. Результаты моделирования согласуются с результатами эксперимента по созданию и удержанию устойчивого кулоновского кластера из заряженных пылевых частиц в квадрупольной ловушке.

  • ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ НАНОЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ ВОДЫ И ЧАСТИЦ ОКСИДА МЕДИ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ КАНАЛЕ

    ГУЗЕЙ Д.В., ЛОБАСОВ А.C., МИНАКОВ А.В., РУДЯК В.Я. — 2015 г.

    Экспериментально измерен коэффициент теплоотдачи наножидкости в цилиндрическом канале в условиях постоянной плотности теплового потока на стенках. Исследуемая жидкость была приготовлена на основе дистиллированной воды и наночастиц CuO со средним размером 55 нм. Для стабилизации наножидкости используется биополимер. Объемная концентрация наночастиц варьировалась в диапазоне от 0.25 до 2%. Показано, что наножидкость при наименьшей концентрации наночастиц является ньютоновской, а во всех остальных случаях ее реология хорошо описывается моделью степенной жидкости. Получена корреляция зависимости параметров этой модели от концентрации наночастиц. Установлено, что наличие наночастиц значительно интенсифицирует теплообмен.

  • ИЗУЧЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО УДЛИНЕНИЯ ГРАФИТА МАРКИ DE-24 ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ ТЕРМИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ

    ЗЕОДИНОВ М.Г., КОСТАНОВСКАЯ М.Е., КОСТАНОВСКИЙ А.В., ПРОНКИН А.А. — 2015 г.

    Представлены результаты экспериментального исследования стабильности относительного удлинения при циклических термических нагрузках в диапазоне изменения температуры 1200–2340 К для изостатического изотропного графита марки DE-24.

  • ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ЛАМИНАРНОМ И ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ В УЗКОМ КАНАЛЕ С ОДНОРЯДНЫМИ ОВАЛЬНЫМИ ЛУНКАМИ

    ИСАЕВ С.А., КОРНЕВ Н.В., ЛЕОНТЬЕВ А.И., ХАССЕЛЬ Э., ЧУДНОВСКИЙ Я.П. — 2015 г.

    Проектирование однорядных луночных рельефов для интенсификации теплообмена в узких каналах проводится на основе использования овальных лунок в ламинарном и турбулентном режимах течения воздуха. Дается сравнительный анализ теплообмена в канале с 22 однорядными лунками и в периодическом расчетном модуле с одной лункой при периодических граничных условиях на проточных границах. Акцент делается на оценке тепловой и теплогидравлической эффективности рассматриваемых каналов.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛН ДАВЛЕНИЯ НА ПАРОВУЮ ПЛЕНКУ ПРИ ПЛЕНОЧНОМ КИПЕНИИ НЕДОГРЕТОЙ ВОДЫ

    АГАЛЬЦОВ А.М., ВАВИЛОВ С.Н., КИРЕЕВА А.Н. — 2015 г.

    Экспериментально исследовано взаимодействие волн давления с паровой пленкой при пленочном кипении недогретой воды на поверхности твердых сфер. Обнаружено изменение внешнего вида межфазной поверхности под действием таких волн. Отмечена аналогия наблюдаемых явлений с явлениями, зафиксированными при отсутствии какого-либо внешнего влияния на процесс.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ НИТРИДА ЦИРКОНИЯ МЕТОДОМ НАГРЕВА ИМПУЛЬСОМ ТОКА

    ВАЛЬЯНО Г.Е., КОНДРАТЬЕВ А.М., МУБОЯДЖЯН С.А., ОНУФРИЕВ С.В., САВВАТИМСКИЙ А.И. — 2015 г.

    Образцы нитрида циркония получены в виде тонкого слоя (2.5 мкм), нанесенного на изолирующие подложки (стекло К-8) методом магнетронного напыления. Импульсный нагрев током обеспечивал достижение области плавления нитрида за 5 мкс. Регистрировались ток, напряжение, излучение на длине волны 856 нм. Рассчитаны введенная энергия (энтальпия) E, теплоемкость Cp, электросопротивление (отнесенное к исходным размерам образца), температура T. Получены результаты по электросопротивлению, теплоемкости и температуре плавления (2700 K) нитрида циркония при высоком содержании азота в образце (около 49 ат. %), а также высоком содержании кислорода (около 11 ат. %). Предельная температура исследования составила 3400 K.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ЖИДКОСТИ НА РАЗРЫВ МЕТОДАМИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ

    АХАТОВ И.Ш., ГУМЕРОВ Н.А., МАЛЫШЕВ В.Л., МАРЬИН Д.Ф., МОИСЕЕВА Е.Ф. — 2015 г.

    С помощью методов молекулярной динамики проведено исследование кавитационной прочности жидкости на разрыв для простых веществ на примере аргона. Получены результаты по отрицательному давлению на разрыв в диапазоне температур от 85 до 135 К. Проведено теоретическое исследование прочности жидкого аргона на разрыв с использованием уравнения состояния Редлиха–Квонга. Показано хорошее согласование между данными подходами. Проведено сравнение с ранее полученными результатами других авторов. Апробация определения давления на разрыв методами молекулярной динамики для гомогенных систем позволит в дальнейшем проводить качественный анализ кавитационной прочности в многокомпонентных системах, а также при рассмотрении гетерогенной нуклеации, где теоретические исследования крайне затруднительны.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НИЗКОЧАСТОТНОГО ИНДУКЦИОННОГО РАЗРЯДА ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

    ИСУПОВ М.В., СУХИНИН Г.И., УЛАНОВ У.М., ФЕДОСЕЕВ А.В. — 2015 г.

    Изучены электрофизические и теплофизические характеристики низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа в аргоне в широком диапазоне параметров: плотностей тока разряда 0.1–0.8 A/см2, давлений аргона 15–6000 Па. Разработана самосогласованная радиальная модель плазмы низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа низкого давления в аргоне, основанная на одновременном решении уравнений баланса плотности электронов и метастабильных атомов аргона, уравнений баланса энергии электронов и температуры газа. Выполнен расчет зависимости напряженности электрического поля от давления аргона и тока разряда. Показано, что результаты расчетов хорошо совпадают с результатами измерений и описывают их основные особенности: падающую вольт-амперную характеристику разряда и наличие локального минимума в зависимости напряженности электрического поля от давления. Получены радиальные распределения параметров плазмы низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа (плотности электронов, температуры газа, температуры электронов). Показано, что учет прогрева газа приводит к существенному изменению параметров плазмы индуктивно-связанного разряда.

  • К 100-ЛЕТИЮ Л. М. БИБЕРМАНА (1915–1998)

    2015

  • К ВОПРОСУ О КУЛОНОВСКОМ ФАЗОВОМ ПЕРЕХОДЕ

    БУТЛИЦКИЙ М.А., ЗЕЛЕНЕР Б.Б., ЗЕЛЕНЕР Б.В. — 2015 г.

    В работе обсуждается возможность обнаружения кулоновского фазового перехода типа газ–жидкость в невырожденной неидеальной двухкомпонентной низкотемпературной плазме. Для этого используются результаты расчетов методом Монте-Карло параметров критической точки и бинодали фазового перехода типа газ–жидкость в базовой псевдопотенциальной модели низкотемпературной плазмы “кулон с полочкой”. На основании полученных результатов выявлена область значений термодинамических функций, в которой возможно наблюдение кулоновского фазового перехода. Показано, что эта область параметров лежит вне области существования сильно ионизованной невырожденной низкотемпературной двухкомпонентной плазмы.

  • К ЮБИЛЕЮ В.Е. НАКОРЯКОВА

    2015

  • КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ФЕРРИТОВ СОСТАВА ERMFE2O5.5 (М = MG, CA, SR, BA) В ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР 298.15–673 K И РАСЧЕТ ИХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

    КАСЕНОВ Б.К., КАСЕНОВА Ш.Б., КУАНЫШБЕКОВ Е.Е., САГИНТАЕВА Ж.И., СЕЙСЕНОВА А.А. — 2015 г.

    Приведены данные калориметрических исследований ферритов состава ErMFe2O5.5 (М = Mg, Ca, Sr, Ba) и расчет их термодинамических функций. В результате калориметрических исследований теплоемкости в интервале 298.15–673 K у соединений на кривой зависимости Ср f(Т) обнаружены -образные фазовые переходы II рода при температурах 373 K – ErMgFe2O5.5, 398 K – ErCaFe2O5.5; 423 K – ErBaFe2O5.5, 398 K – ErSrFe2O5.5, с учетом которых выведены уравнения температурной зависимости теплоемкости.

  • КИНЕТИКА ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ МОЛЕКУЛ ВОДОРОДА В НЕРАВНОВЕСНЫХ РАЗРЯДАХ. ОСНОВНОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ СОСТОЯНИЕ

    ЛЕБЕДЕВ Ю.А., ШАХАТОВ В.А. — 2015 г.

    Обзор содержит анализ колебательной кинетики молекул водорода в основном синглетном состоянии X1 в различных газовых разрядах. Приведено сравнение измеренных квазистационарных функций распределения по колебательным уровням молекулы водорода в основном электронном состоянии при соответствующих колебательных температурах первого уровня с рассчитанными в рамках развитой в работе уровневой полуэмпирической столкновительно-излучательной модели низкотемпературной плазмы в водороде. Создана база данных измеренных и рассчитанных характеристик кинетических процессов с участием колебательно-возбужденных молекул водорода, а также макро- и микропараметров водородной низкотемпературной плазмы.

  • КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОКИСЛЕНИЯ AL ПАРАМИ ВОДЫ В ГЕТЕРОГЕННОЙ ПЛАЗМЕ. ГЕТЕРОФАЗНАЯ КИНЕТИКА

    БИТЮРИН В.А., КЛИМОВ А.И., КОРШУНОВ О.В., ЧИННОВ В.Ф. — 2015 г.

    Кинетическая модель газо- и гетерофазных плазмохимических процессов, идущих в рабочей зоне реактора, распространена на процессы испарения алюминия с поверхности микрочастиц, что позволяет получить средние значения плотности потока и времени испарения. Показано, что баланс атомов Al в рабочей зоне определяется гетерогенными процессами испарения легкоплавкого алюминия и налипания тугоплавких окислов – доминирующей алюмосодержащей компоненты плазмы. Экспериментально получено время пролета микрочастицами рабочей зоны газоразрядного алюмоводяного реактора с прокачкой, которое в создаваемых условиях совпадает со временем выгорания алюминия в микрочастицах. Установлены механизмы выгорания и размножения микрочастиц (испарение и микро-взрывы), снижающие их средний размер в рабочей зоне со 100 до 10 мкм.

  • КЛАССИЧЕСКИЕ ИДЕАЛЬНЫЕ ЛИНИИ НА ФАЗОВОЙ ДИАГРАММЕ ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ

    НЕДОСТУП В.И. — 2015 г.

    Рассмотрены кривые идеального газа, идеальной энтальпии, идеальной внутренней энергии, объединенные общим определением классических идеальных кривых (КИК). Показано, что конфигурационные части термодинамических свойств: энтальпия Н, внутренняя энергия U, PV, а также температура Т изменяются прямолинейно на этих кривых. Предложено объяснение поведения КИК с помощью представления свойств в виде суммы внутренних и термических составляющих. Разработана модель взаимосвязанных концевых температур и плотностей рассмотренных идеальных кривых. Получено выражение для “потенциала средней силы”, отражающее прямолинейность термодинамических свойств на классических идеальных кривых.