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

Архив научных статейиз журнала «Теплофизика высоких температур»

  • ЛОКАЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В НЕЛИНЕЙНЫХ АНИЗОТРОПНЫХ СРЕДАХ С ПОГЛОЩЕНИЕМ

    КУЗНЕЦОВА Е.Л., РАБИНСКИЙ Л.Н., ФОРМАЛЕВ В.Ф. — 2015 г.

    В работе на основе впервые полученного аналитического решения задачи теплопереноса в анизотропном пространстве с поглощением, характеристики которого зависят от температуры, исследованы температурные поля и тепловые потоки под действием импульсного точечного источника теплоты. Оказалось, что теплоперенос носит волновой характер, причем фронты тепловой волны на плоскости представляют собой эллипсы. При этом учитываются стоки тепловой энергии и происходит локализация тепловых возмущений внутри эллипса даже при стремлении времени к бесконечности. Полученные результаты подтверждают гипотезу о локализации фронтов температурных возмущений и тепловых потоков в теплозащитных композиционных материалах при их фазовых превращениях в условиях аэрогазодинамического нагрева.

  • МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ТЕПЛОЗАЩИТНОМ ПОКРЫТИИ ПРИ ПУЛЬСАЦИЯХ ГАЗОВОГО ПОТОКА

    СТЕПАНОВА Е.В., ЯКИМОВ А.С. — 2015 г.

    Рассмотрено численное моделирование термохимического разрушения углепластика при действии высокоэнтальпийного пульсирующего газового потока. Исследована возможность управления процессом теплообмена в композиционном материале.

  • МЕТОД “ДВОЙНОЙ ТОЛЩИНЫ” ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ОТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛЕНТ В ЖИДКИЙ АЗОТ

    КОРОТКОВ В.С., КРАСНОПЕРОВ Е.П., ЯШКИН Д.С. — 2015 г.

    Для изучения теплопередачи от металлической поверхности предложен метод “двойной толщины”, в котором измеряется нагрев центральной области проводника и его средняя температура. В результате непосредственно определяется температура поверхности в условиях стационарного охлаждения. Метод апробирован для измерений характеристик теплопередачи от ленты из нержавеющей стали в жидкий азот.

  • МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОГО СВИНЦА В ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР 350–1000°С

    АСХАДУЛЛИН Р.Ш., КРУГЛОВ А.Б., КРУГЛОВ В.Б., МАРТЫНОВ П.Н., РАЧКОВ В.И., СТРУЧАЛИН П.Г., ХАРИТОНОВ В.С. — 2015 г.

    В работе предложена методика определения теплопроводности жидкого свинца импульсным методом, в которой расчеты теплопроводности проводятся по начальному участку термограммы. Приведены результаты измерений теплопроводности жидкого свинца С1 в диапазоне температур 350–1000°С.

  • МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ГЕНЕРАЦИИ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВИХРЕОБРАЗОВАНИЙ В ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ

    МИТРОФАНОВА О.В., ПОДЗОРОВ Г.Д., ТОКАРЕВ Ю.Н. — 2015 г.

    Проведенные исследования предприняты с целью выявления взаимосвязи генерации крупномасштабного вихревого движения с магнитогидродинамическими (МГД) эффектами в жидкометаллических теплоносителях ядерных реакторов. Объектами исследования являются трехмерные течения жидкого натрия, текущего при наличии внешнего поперечного магнитного поля в изогнутом и прямолинейных цилиндрических каналах с размещенными в них преградами различной геометрии, генерирующими крупномасштабное вихревое движение. Для определения управляющих безразмерных критериев и их влияния на распределения скоростного и магнитного полей получены аналитические решения задачи Гартмана в 2D-приближении. В результате численного 3D-моделирования определены зоны наибольшей интенсивности индуцированного магнитного поля для рассматриваемых случаев трехмерного течения Гартмана. Получены пространственные распределения полей скоростей, завихренности и магнитной индукции с учетом расположения источника возмущения потока. Установлена корреляция между эффектами вихреобразования в каналах сложной геометрии и флуктуациями магнитного поля, индуцируемыми в области локализации вихревых структур при наложении постоянного магнитного поля.

  • МОДЕЛИРОВАНИЕ СОПРЯЖЕННОГО ТЕПЛООБМЕНА В ПАКЕТАХ МАЛОГАБАРИТНЫХ ПЛОСКИХ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ СОПЕЛ С ОХЛАЖДЕНИЕМ

    КОЛЕСНИК С.А., КУЗНЕЦОВА Е.Л., ФОРМАЛЕВ В.Ф. — 2015 г.

    Приведена комплексная физико-математическая формулировка и метод решения сопряженного теплопереноса между вязкими газодинамическими и гидравлическими течениями в пакетах плоских охлаждаемых ракетных микродвигателей, используемых для управления космическими аппаратами и для накачки газодинамических лазеров. Особенностью таких двигателей является их малый размер, вследствие чего корпус быстро прогревается и необходимы специальные способы охлаждения. Предложен метод погружения решения сопряженных задач теплопереноса в многосвязных областях, каковыми являются микродвигатели с охлаждением. Показано, что охладитель снимает значительное количество тепла, особенно в области критического сечения сопла.

  • МОДЕЛЬ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА МЕЖДУ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ АНОДОМ И МЕТАЛЛИЧЕСКИМ КАТОДОМ

    БАСЫРОВ Р.Ш., ГАЙСИН АЛ. Ф., СОН Э.Е. — 2015 г.

    Представлены результаты численного расчета модели тлеющего разряда между штыревым катодом и электролитическим анодом. Рассчитаны распределения концентрации электронов для различных расстояний от анода. Приведено двухмерное распределение расчетных эквипотенциальных линий между стальным катодом и электролитическим анодом. Установлен существенно неоднородный характер распределения напряженности электрического поля вдоль оси разряда. Полученное распределение напряженности электрического поля между металлическим катодом и электролитическим анодом находятся в хорошем качественном согласии с результатами экспериментов, проведенных в близких условиях.

  • НАГРЕВ ГАЗА И ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО РАЗРЯДА

    МАРКОВ А.В., ЮЛЕНЕЦ Ю.П. — 2015 г.

    Рассмотрена модель теплового процесса в плазме высокочастотного емкостного разряда пониженного давления в атмосфере воздуха. Проведен анализ влияния мощности разряда и давления на распределение температуры в разрядном промежутке, в том числе при размещении в нем образца полимерной пленки. Численные расчеты сопоставлены с данными непосредственных измерений температуры газа в разряде и температуры пленки. Приведен пример практического использования методики расчета температурного поля в разряде в процессе плазменного модифицирования поверхности полимеров.

  • НАНОУГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА, МЕТОДЫ СИНТЕЗА, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ

    ЕЛЕЦКИЙ А.В., ЗИЦЕРМАН В.Ю., КОБЗЕВ Г.А. — 2015 г.

    Обзор содержит анализ развития направлений, связанных с получением, исследованием физико-химических свойств и возможностями использования углеродных наноматериалов в системах производства, преобразования и хранения энергии. Данной работой авторы продолжают исследования проблем систематизации и аттестации численных данных для наноразмерных объектов, уделяя особое внимание свойствам углеродных структур, которые показали наибольший потенциал применения и уже заняли определенную нишу на рынке нанотехнологий. Детально рассмотрены особенности современных систем получения, преобразования и хранения энергии с точки зрения возможности использования наноуглеродных материалов в этих системах, включая зависимость параметров энергетических устройств от комплекса свойств наноматериала и деталей его структуры и технологии синтеза.

  • НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЗОНДА В ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЕ

    ГРАБОВСКИЙ А.Ю., МУСТАФАЕВ А.С. — 2015 г.

    В работе дальнейшее развитие получил зондовый метод диагностики плазмы. Показано, что в силу своей геометрии цилиндрический зонд позволяет восстанавливать только четные компоненты f2j функции распределения электронов по скоростям (ФРЭС). Для решения этой задачи создан метод диагностики неравновесной плазмы, позволяющий восстанавливать полную ФРЭС и регистрировать диаграммы направленного движения электронов с помощью цилиндрического зонда. Метод апробирован в плазме низковольтного пучкового разряда (НПР) в гелии. Восстановлена полная функция распределения и построены полярные диаграммы направленного движения электронов в плазме. Точность метода подтверждается сравнением экспериментальных данных с результатами независимых измерений плоским односторонним зондом, а также с результатами решения модельной задачи.

  • НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

    АНТРОПОВ А.П., БАТЕНИН В.М., ЗАЙЧЕНКО В.М. — 2015 г.

    Рассмотрены основные направления создания системы распределенной энергетики в стране. Показано, что на базе результатов фундаментальных исследований превращения энергии при термическом воздействии на биомассу возможно создание новых современных технологий использования местных топливно-энергетических ресурсов для целей распределенной генерации.

  • О ВЛИЯНИИ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ГАЗОВОГО ПОТОКА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ УЛАВЛИВАНИЯ ЧАСТИЦ В СКРУББЕРЕ ВЕНТУРИ

    ПРОТАСОВ М.В., ФЕДИНЧИК И.В., ШРАЙБЕР А.А. — 2015 г.

    Разработана общая математическая модель эволюции состояния трехфазной полидисперсной среды применительно к процессу очистки газов от твердых частиц в скруббере Вентури. Особое влияние уделяется изучению влияния турбулентности газа на частоту соударений частиц с каплями и эффективность очистки.

  • О ГЕНЕРАЦИИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ПЛАМЕНИ С УДАРНЫМИ ВОЛНАМИ

    ИВАНОВ М.Ф., КИВЕРИН А.Д. — 2015 г.

    Методами численного моделирования исследуется процесс взаимодействия пламени с ударными волнами, сгенерированными сторонними источниками. Показано, что воздействие ударных волн различной интенсивности на фронт горения в замкнутом объеме (канале) ведет к качественно различным сценариям дальнейшего развития горения. Особо выделены ситуации, когда развитие процесса приводит к генерации достаточно высоких давлений, во много раз превышающих давления в падающей ударной волне. Максимально высокие давления в этом случае возникают в результате перехода от режима “медленного” горения к детонации. Детальный анализ динамики перехода от режима “медленного” горения к детонации, развивающегося по различным сценариям, показал, что наиболее общим механизмом перехода является локализация пика давления в зоне реакции. Известный сценарий перехода к детонации по механизму формирования “горячих точек” впереди пламени наблюдается в относительно узком диапазоне начальных условий. Развитие детонации в таком режиме ведет к генерации еще более высоких давлений, превышающих давление в переходе от режима медленного горения к детонации, а вероятность реализации такого сценария растет с переходом к менее активным смесям.

  • О ГРАНИЧНОЙ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ К ГРАНИЦАМ АНИЗОТРОПНЫХ ТЕЛ

    КОЛЕСНИК С.А., КУЗНЕЦОВА Е.Л., ФОРМАЛЁВ В.Ф. — 2015 г.

    Изложен метод решения обратной граничной задачи теплопроводности по восстановлению тепловых потоков к элементам конструкций летательных аппаратов, изготовленных из анизотропных материалов, на основе полученного ранее аналитического решения двумерной нестационарной задачи теплопроводности в анизотропной пластине в условиях теплообмена на границах. Метод базируется на параметрической идентификации и конечно-элементной аппроксимации зависимости теплового потока от пространственной переменной. Разработан регуляризирующий алгоритм, позволяющий идентифицировать тепловые потоки с большими (до 10%) погрешностями в экспериментальных значениях температур. Получены и проанализированы результаты численных экспериментов.

  • О ДИФФУЗИОННОМ ИСПАРЕНИИ (СУБЛИМАЦИИ) КРУПНОЙ АЭРОЗОЛЬНОЙ ЧАСТИЦЫ ПРИ ЗНАЧИТЕЛЬНЫХ ПЕРЕПАДАХ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЕЕ ОКРЕСТНОСТИ

    МАЛАЙ Н.В., УВАРОВА Л.А., ШУЛИМАНОВА З.Л., ЩУКИН Е.Р. — 2015 г.

    Проведено математическое моделирование установившегося процесса диффузионного испарения (сублимации) неподвижной крупной несферической частицы при значительных перепадах температуры в ее окрестности. Найденные формулы позволяют оценивать температуру и скорость изменения массы частицы с учетом формы ее поверхности, термодиффузии и зависимости коэффициентов переноса от температуры. Проведенный анализ показал, что скорость испарения (сублимации) частицы может сильно зависеть от формы ее поверхности. Заметное влияние на скорость испарения частицы может оказывать и термодиффузия.

  • О ДОСТОВЕРНОСТИ ДАННЫХ О ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ВЕЩЕСТВ. ТРИ ПРИМЕРА

    ФОКИН Л.Р. — 2015 г.

    Для теплофизических свойств веществ на трех примерах: 1) плотность жидкой ртути при 20°С, 2) транспортные свойства и второй вириальный коэффициент разреженных газов, 3) сжимаемость паров щелочных металлов при высоких значениях температуры и давлений – проведен анализ согласованности данных в качестве основного метода оценки их достоверности.

  • О КОРРЕЛЯЦИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ И ТЕПЛОЕМКОСТИ ВПЛОТЬ ДО ТОЧКИ ПЛАВЛЕНИЯ ТУГОПЛАВКОГО МЕТАЛЛА: ВОЛЬФРАМ

    БОДРЯКОВ В.Ю. — 2015 г.

    В продолжение серии публикаций автора, начатой статьей о молибдене, в работе проведено детальное корреляционное исследование объемного коэффициента теплового расширения ?(T) и теплоемкости C(T) тугоплавкого металла – вольфрама. Показано, что четкая корреляция ?(C) имеет место не только в области низких температур, где она линейна и известна как закон Грюнейзена, но и в значительно более широком температурном диапазоне – вплоть до точки плавления металла. Значительное отклонение от низкотемпературного линейного поведения зависимости ?(C) происходит по достижении теплоемкостью классического предела 3R Дюлонга и Пти. Введено понятие и дана оценка температурной зависимости дифференциального параметра Грюнейзена ( o/ С).

  • О ПОВЕДЕНИИ РЕЛЯТИВИСТСКИХ УДАРНЫХ ВОЛН В ЯДЕРНОЙ МАТЕРИИ

    КОНЮХОВ А.В., ЛИХАЧЕВ А.П., ФОРТОВ В.Е. — 2015 г.

    С использованием варианта модели MIT-мешка построено уравнение состояния ядерного вещества, описывающее кварк-адронный фазовый переход. Проведен анализ этого уравнения состояния с целью проверки выполнения критериев неустойчивости и нейтральной устойчивости релятивистских ударных волн. Показано, что адиабаты Тауба, проходящие через область фазового перехода, содержат сегменты с неоднозначным представлением ударно-волнового разрыва, что означает возможность расщепления ударной волны с образованием комбинированной волны сжатия. Изэнтропы, проходящие через область смешанной фазы, имеют изломы и не являются полностью выпуклыми (в плоскости p–Х, где Х – обобщенный удельный объем), в связи с чем могут возникать ударные и комбинированные волны разрежения. Проведенное численное моделирование подтвердило возникновение этих особенностей волновых процессов в ядерном веществе в области фазового перехода от адронного состояния к кварк-глюонной плазме.

  • О ПРИРОДЕ БИМОДАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КАПЕЛЬ ПО РАЗМЕРАМ ПРИ РАСПЫЛЕ ПЕРЕГРЕТОЙ ВОДЫ

    АЛЕКСЕЕВ В.Б., ЗАЛКИНД В.И., ЗЕЙГАРНИК Ю.А., МАРИНИЧЕВ Д.В., НИЗОВСКИЙ В.Л., НИЗОВСКИЙ Л.В. — 2015 г.

    Представлено описание вероятной последовательности процессов, приводящих к бимодальному распределению капель по размерам при распыле перегретой воды. Первая стадия процесса состоит в дроблении истекающей из форсунки жидкости и формировании жидких фрагментов размером 5–15 мкм в результате барокапиллярного эффекта, тогда как вторая – в дроблении части из этих фрагментов под действием быстро расширяющихся паровых пузырей (взрывного вскипания).

  • О ТЕХНОЛОГИИ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЛАЖНЫХ ТОПЛИВ

    БАТЕНИН В.М., КОВБАСЮК В.И. — 2015 г.

    Для эффективного применения в энергетике на местном уровне доступных, но мало востребованных ресурсов влажных топлив и отходов предлагается интенсивный метод сушки топлива перегретым паром под повышенным давлением с последующей газификацией под этим же давлением и использованием синтез-газа в газотурбинной установке со впрыском пара. Поставлен эксперимент по изучению такого рода энергосберегающей сушки и оптимизации схем энергетических установок на ее основе.