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

БИТЮРИН В.А., КЛИМОВ А.И., КОРШУНОВ О.В., ЧИННОВ В.Ф. — 2014 г.

Предложена кинетическая модель газо- и гетерофазных плазмохимических процессов, идущих в газоразрядном алюмоводяном реакторе с прокачкой. Модель приводит к сравнительно простой, но охватывающей большое многообразие реакций системе уравнений, которая позволяет по нескольким экспериментальным данным найти аналитическое решение для состава плазмы с микрочастицами. Наряду с обычным для данных смесей гетерогенным циклом реакций, в плазме выявлено еще два замкнутых цикла превращений алюминия – атомарный и молекулярный, порождаемых ступенчатой ионизацией Al и AlO электронами плазмы. Скорость окисления Al и образования Н2 по молекулярному каналу в условиях эксперимента оказалась сопоставима со скоростью гетерогенных процессов. Показана неэффективность равновесного режима окисления.

МОЛЛЕСОН Г.В., СТАСЕНКО А.Л. — 2014 г.

На основе уточненной модели столкновения частицы с обтекаемым телом и развитой ранее [1, 2] физико-математической модели межфазного взаимодействия в газодисперсном течении численно исследовано распределение теплового потока по поверхности шара, обтекаемого двухфазной струей. Показано согласование численных и экспериментальных [3] результатов. Расчеты проведены в широком диапазоне значений начальной массовой доли частиц и физико-механических свойств их материалов с учетом экранирующего эффекта отраженной и хаотизированной фракций.

ВАРАКСИН А.Ю. — 2014 г.

Проведен обзор экспериментальных и расчетно-теоретических исследований, посвященных изучению различных аспектов образования кластеров в двухфазных потоках. Рассмотрены физические механизмы образования областей повышенной концентрации частиц как в турбулентных потоках, так и при обтекании двухфазными течениями тел, а также в свободных концентрированных вихрях.

ПРОЗОРОВ Е.Ф., УЛЬЯНОВ К.Н., ФЕДОРОВ В.А. — 2014 г.

Проведено исследование обрыва постоянного тока вакуумно-дугового разряда (ВДР) тремя способами: подключением к разрядной камере шунтирующей цепи с конденсатором, наложением на разряд импульсного неоднородного осесимметричного магнитного поля, а также комбинированным действием магнитного поля и шунтирующей цепи. Получены зависимости вероятности обрыва тока I = 500 А от индукции магнитного поля для различных значений емкости шунтирующего конденсатора в диапазоне 25 C 2500 мкФ. Показано, что вероятность обрыва при заданной индукции магнитного поля повышается с увеличением емкости, а при заданной емкости возрастает при увеличении индукции. Получена зависимость амплитуды тока магнитной системы Im, обеспечивающего обрыв тока с вероятностью P = 1, от емкости шунтирующего конденсатора. Проанализировано влияние на ток дуги параметров цепи, подключаемой параллельно разрядной камере. Проведен расчет зависимости тока дуги от времени при шунтировании разрядной камеры цепью с конденсатором C = 2500 мкФ, результаты которого согласуются с экспериментом. Показано, что совместное использование магнитного поля и шунтирующей цепи, содержащей конденсатор, является эффективным способом обрыва постоянного тока ВДР.

ГАЛАШЕВ А.Е. — 2014 г.

Методом молекулярной динамики изучена структура, динамические и механические свойства монослойных пленок никеля, осажденных на двухслойный графен в температурном диапазоне 300 T 3300 К. Как при одностороннем, так и при двухстороннем покрытии часть атомов Ni остается на листе графена даже при T = 3300 К. Функции радиального распределения верхней и нижней пленок металла значительно различаются даже при T = 300 К. В температурной зависимости горизонтальной и вертикальной компонент коэффициента самодиффузии односторонней пленки никеля обнаружен скачок после прохождения температуры 1800 К. При двухстороннем покрытии графена аналогичной пленкой такой особенности не наблюдается. Компоненты напряжений, действующих в плоскости пленки никеля, быстрее исчезают с ростом температуры в случае одностороннего покрытия.

ЦЫГАНОВ Д.Л. — 2014 г.

В статье продолжается численно-аналитическое исследование модели ударного возмущенного осциллятора (SFO) применительно к системе “двухатомная молекула AB–бесструктурная частица M”. Модель SFO основана на квантовой теории сильных возмущений и позволяет производить оценки Wi f вероятности переходов с i- на f-уровень двухатомной молекулы AB. Численный анализ произведен на примере молекулы азота N2 в случае негармонического описания межъядерного потенциала взаимодействия. Был проведен численный анализ для межмолекулярных потенциалов взаимодействия в системе N2 N2: Морзе, классического и “улучшенного” потенциалов Леннард–Джонса.

БАУТИН C.П. — 2014 г.

С помощью построения решений системы уравнений газовой динамики моделируется движение воздуха в вертикальной части восходящего закрученного потока. Проведено сопоставление полученных свойств решений с результатами лабораторных экспериментов по созданию и управлению поведением свободных вихрей. В частности, смоделирована кольцевая структура течения в вертикальной части восходящего закрученного потока. При этом числовые значения газодинамических характеристик течения близки к значениям соответствующих параметров свободных вихрей, воспроизводимых в экспериментах.

ДАВЛЕТБАЕВ А.Я., КОВАЛЕВА Л.А. — 2014 г.

В работе представлены результаты исследования фильтрационных и температурных полей при осуществлении притока к скважине с двумя перпендикулярными техногенными трещинами гидравлического разрыва пласта при высокочастотном электромагнитном воздействии. Рассмотрена технология поэтапного термического воздействия на продуктивный пласт, выполнено сравнение случаев с различными мощностями генератора электромагнитных волн и “холодным” отбором, сделан анализ чувствительности результатов на перепад давления между скважиной и пластом и параметры техногенных трещин.

НАЗМУТДИНОВ Ф.Ф., ХАБИБУЛЛИН И.Л., ХАМИТОВ А.Т. — 2014 г.

Предложена модель объемного фазового перехода “конденсированная фаза газ” в пористой среде при нагреве микроволновым электромагнитным излучением. На основе теоретического анализа модели показано, что распределение насыщенности конденсированной фазы и интенсивности излучения имеют вид квазистационарных волн, а распределение давления определяется критериальным параметром, представляющим собой отношение двух характерных значений интенсивностей притока массы газа за счет фазового перехода и фильтрации. На основе численной реализации модели установлено, что в общем случае в пористой среде существует три области: нагрева конденсированной фазы, объемного фазового перехода и нагрева газообразной фазы.

КИНЕЛОВСКИЙ С.А., МАЕВСКИЙ К.К. — 2014 г.

Для описания поведения сплошных и пористых материалов используется термодинамически равновесная модель, обеспечивающая хорошее соответствие эксперименту в широком диапазоне давлений. В модели учитывается наличие газа в порах, являющегося одним из компонентов среды. Для конденсированных фаз используется уравнение состояния типа Ми–Грюнайзена с учетом зависимости коэффициента Грюнайзена от температуры. Используемая модель позволяет в односкоростном и однотемпературном приближении, а также в предположении одинакового давления для всех фаз рассчитать поведение алюминия с пористостью от 1 до 8 при ударно-волновом нагружении для давлений выше 5 ГПа. Проведено сравнение результатов расчетов с известными экспериментальными результатами разных авторов (ударные адиабаты, двойное сжатие ударными волнами, оценка температуры). Модель позволяет достоверно описывать ударно-волновое нагружение сплошных и пористых смесей, включающих алюминий в свой состав, используя при этом только параметры компонентов.

ЦЫГАНОВ Д.Л. — 2014 г.

В статье предложена новая модель для расчета вероятности переходов Wi f квантовой системы в поле внешней силы F из стационарного состояния i в новое стационарное состояние f – модель ударного возмущенного осциллятора (SFO). Модель SFO основана на квантовой теории сильных возмущений и позволяет производить оценки Wi f вероятности переходов с i на f уровень квантовой системы “двухатомная молекула AB – бесструктурная частица M”. Показано, что в гармоническом предположении для модели SFO (модель SFHO) и для модели возмущенного гармонического осциллятора (модель FHO) вероятности переходов Wi f в какое-либо новое стационарное состояние f из состояния i одинаковы. Вероятности переходов с i на f уровень Wi f в гармоническом приближении (модель SFHO) квадратично зависят от силового параметра F*, характеризующего силу воздействия бесструктурной частицы M на двухатомную молекулу AB. Произведено сравнение расчетов вероятности переходов Wi f для потенциалов взаимодействия: потенциала Морзе, классического потенциала Леннард-Джонса и “улучшенного” потенциала Леннард-Джонса со значением параметра , согласно теории FHO, системы N2 N2. Предложенную модель SFO рекомендуется использовать для температур свыше 5000 K.

БАГРОВ В.В., ЧЕРКАСОВ С.Г. — 2014 г.

Рассматривается задача об эволюции одиночного парового пузырька после повышения давления в окружающей жидкости. В отличие от классической постановки данной задачи давление в жидкости задается на конечном расстоянии от пузырька. Для случая, когда это расстояние велико, найдено аналитическое решение, связывающее скорость сжатия пузырька с его текущим радиусом. На основе полученного решения исследуются режимы сжатия пузырька и давление в жидкости при сжатии пузырька в режиме коллапса.

ОРЕХОВ Н.Д., СТЕГАЙЛОВ В.В. — 2014 г.

Вопросы, касающиеся характера поведения кривой плавления графита, остаются открытыми на протяжении почти полувека. В данной работе с помощью метода молекулярной динамики с использованием модели реакционного межатомного потенциала исследован процесс плавления графита в диапазоне давлений 2–14 ГПа, рассмотрена динамика распространения фронта плавления при перегреве кристалла и построена кривая плавления. В приведенном диапазоне давлений определен коэффициент самодиффузии в жидкой фазе и рассмотрен вопрос возможного наличия фазового перехода жидкость–жидкость в углероде.

ВАСИЛЯК Л.М., ВЕТЧИНИН С.П., ПАНОВ В.А., ПЕЧЕРКИН В.Я., СОН Э.Е. — 2014 г.

Представлены результаты лабораторных экспериментов по растеканию импульсного тока с шаровых электродов и возникновению электрического пробоя в кварцевом песке различной влажности при импульсных напряжениях 20–40 кВ. Показано, что при плотностях тока на электроде больше критической величины наблюдается резкое нелинейное уменьшение импульсного сопротивления заземления, развивается ионизационно-перегревная неустойчивость, в результате чего происходит контракция тока и образование плазменных каналов в грунте. Предложен метод определения критической напряженности электрического поля ионизации. Установлено, что в длинных промежутках во влажном песке пробой развивается с большим временем задержки, аналогично тепловому пробою.

ГУБАЙДУЛЛИН А.А., ЯКОВЕНКО А.В. — 2014 г.

Проведено численное исследование нелинейных эффектов при вибрационном воздействии на полость, в которой находится совершенный газ. Задача решена в одномерной постановке. Представлено сравнение результатов расчетов с аналитическим решением задачи в линейном приближении.

КАВТАРАДЗЕ Р.З., СЕРГЕЕВ С.С. — 2014 г.

Предложен новый альтернативный (частично-гомогенный) процесс сгорания в дизелях, обеспечивающий изменения локальных значений коэффициента избытка воздуха и температуры рабочего тела в диапазонах, лежащих за пределами области образования оксидов азота и сажи. Важно, что осуществление процесса не требует значительных изменений в серийной конструкции. Моделирование альтернативного процесса, а также традиционного дизельного процесса осуществляется на основе фундаментальных уравнений трехмерного нестационарного переноса в совокупности с моделями сгорания и образования вредных веществ: оксидов азота и сажи. Система уравнений для модели цилиндра дизеля с подвижными границами (клапаны, поршень) используется в форме Рейнольдса и замыкается с помощью k f-модели турбулентности, учитывающей пристеночную анизотропию турбулентности. Разработанные 3D-модели рабочего процесса дизеля реализуются в CFD-коде AVL-FIRE. Установлено, что переход от классического дизельного процесса на частично-гомогенное сгорание позволяет практически полностью блокировать образование оксидов азота и существенно снизить выброс сажи.

МАЙОРОВ С.А. — 2014 г.

Рассмотрены особенности методики расчета характеристик кулоновских систем методом молекулярной динамики. В частности, проанализирована попытка вычисления флуктуаций температуры и давления, указаны некоторые погрешности обычно используемых подходов как при постановке задачи, так и при решении уравнений молекулярной динамики и анализе результатов расчетов. Указано на излишний оптимизм при рассмотрении результатов моделирования из первых принципов: их реализация оказывается усеянной “подводными камнями”, что приводит иногда к неверной трактовке результатов вычислений.

ИВАНОВ П.П. — 2014 г.

Рассмотрена модель двухфазного потока в капельном режиме как частный случай более общей модели при упрощающих допущениях, приемлемых для расчета испарения воды при впрыске в тракт газотурбинной установки. Выбрана неявная схема интегрирования, позволяющая проводить инженерные расчеты при большой жесткости полидисперсной системы, возникающей при полном испарении группы капель. Разработана процедура, исключающая попадание в критическую точку в процессе моделирования испарения (деление на 0) при нулевом диаметре капель или равных скоростях капель и газа.

ГОРСКИЙ В.В., ЗАПРИВОДА А.В. — 2014 г.

Приводится решение задачи нестационарного прогрева и разрушения углепластика, полученное с использованием полной термохимической модели уноса массы углерода. Результаты расчетов сравниваются с аналогичными данными для чисто углеродного материала.

ПАХОМОВ Е.П. — 2014 г.

Показано, что причиной плавления большинства кристаллических веществ является переполнение их кристаллических решеток точечными дефектами при увеличении температуры, а не превышение энергией тепловых колебаний узлов решетки величины их энергии связи. Последнее имеет место только у простых (одноэлементных) веществ и некоторых сложных веществ с малым количеством дефектов.