ТОМ 91, №2


ВЛИЯНИЕ ЭФФЕКТА СОРЕ НА ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕЖДУ ПОКРЫТИЕМ И ПОДЛОЖКОЙ В УСЛОВИЯХ ВНЕШНЕГО НАГРЕВА
Получено аналитическое решение сопряженной задачи о перераспределении легирующих элементов между покрытием и подложкой с учетом эффекта Соре, вызванного градиентом температуры в условиях внешнего нагрева, и различия между теплофизическими и диффузионными свойствами сопряженных слоев. Показано, что эффект Соре может ускорять диффузию элементов между покрытием и подложкой (когда коэффициент термодиффузии элемента в покрытии выше, чем в подложке) и замедлять ее (в противоположном случае), а также приводить к оттоку диффузанта с поверхности покрытия вглубь материала
Автор:  М. В. Чепак-Гизбрехт, А. Г. Князева
Ключевые слова:  диффузия, эффект Соре, поверхностный нагрев, граница раздела слоев, операционный метод, асимптотическое разложение
Стр:  283

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ТЕПЛОЕМКОСТИ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КРИСТАЛЛОВ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ
Провeден анализ существующих приближений для описания зависимости теплоемкости при постоянном объеме от температуры молекулярного кристалла. Показано, что рассмотренные приближения Дебая и Эйнштейна не позволяют адекватно описывать зависимость теплоемкости при постоянном объеме от температуры молекулярных кристаллов нитросоединений. Данное заключение требует разработки специальных приближений, описывающих как низкочастотную, так и высокочастотную части колебательных спектров молекулярных кристаллов. В данной работе представлена универсальная зависимость, позволяющая описывать зависимость теплоемкости при постоянном объеме от температуры для ряда молекулярных кристаллов нитросоединений
Автор:  Ю. М. Ковалев, В. Ф. Куропатенко
Ключевые слова:  уравнение состояния, молекулярный кристалл, энергия Гельмгольца, постоянная Планка, постоянная Больцмана, приближение Дебая, приближение Эйнштейна
Стр:  297

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОТОКА ГАЗА, НЕСУЩЕГО НЕСФЕРИЧЕСКИЕ МИКРОЧАСТИЦЫ, С ПОПЕРЕЧНЫМ ЦИЛИНДРОМ
Разработана модель динамики частиц-сфероидов, увлекаемых потоком газа и отражающихся от цилиндрического тела. В этой модели обтекание частиц несущим газом предполагается вязким и не учитывается обратное влияние частиц на газ и их столкновения друг с другом. Коэффициенты восстановления компонент скорости отразившихся частиц определялись на основе эвристической теории, учитывающей физико-механические свойства сталкивающихся тел. Численно исследовано влияние соотношения между осями частиц-сфероидов на коэффициент орошения ими цилиндра, распределения плотности потока массы частиц и компонент их скорости по поверхности цилиндра и пространственное распределение этих величин вращающихся частиц, отразившихся от цилиндра. Предложенная модель может быть использована для оценки воздействия микрокристаллов льда, частиц вулканических выбросов и пылевых бурь на элементы конструкции двигателей самолетов и малоразмерные летательные аппараты.
Автор:  И. А. Амелюшкин, А. Л. Стасенко
Ключевые слова:  сфероид, эксцентриситет, коэффициент восстановления, плотность потока массы, кристаллы льда
Стр:  307

ФИЛЬТРАЦИЯ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ В ПЛАСТЕ ПРИ ТЕПЛОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Представлена математическая модель и построены численные решения задачи о нагревании пласта с высоковязкой нефтью через одну горизонтальную скважину или систему скважин и возможности дальнейшей их эксплуатации до предельного рентабельного дебита нефти. Проанализированы затраты тепла на прогревание нефтяного пласта, эволюция дебита нефти и масса откачанной нефти за рассматриваемый период времени.
Автор:  В. Ш. Шагапов, Ю. А. Юмагулова, А. А. Гиззатуллина
Ключевые слова:  высоковязкая нефть, нагревание нефтяного пласта, фильтрация нефти
Стр:  319

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ В НЕФТЯНОМ ПЛАСТЕ
Рассмотрена задача о математическом моделировании восстановления температурного поля в нефтяном пласте после остановки закачки воды в пласт. Задача разбивается на два этапа: закачка воды и восстановление температуры и давления после прекращения закачки. Представлен обзор существующих математических моделей, построены аналитические решения для ряда случаев, проведено сравнение аналитических решений различных моделей. В общем виде получено выражение, позволяющее определить изменение температуры в пласте после остановки закачки воды (восстановление температурного поля)
Автор:  И. Л. Хабибуллин, А. Я. Давлетбаев, Д. Ф. Марьин, А. А. Хисамов
Ключевые слова:  математическое моделирование, нефтяной пласт, закачка воды, фильтрация, распределение температуры, остановка закачки, восстановление температурного поля
Стр:  329

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА АЭРОБНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В УСЛОВИЯХ ДИФФУЗИОННОГО И МАССООБМЕННОГО ВОЗМУЩЕНИЙ
Усовершенствована математическая модель процесса аэробной очистки сточных вод, в которой учтено взаимодействие бактерий, а также органического и биологически неокислительного веществ в условиях диффузионного и массообменного возмущений. Построен алгоритм решения соответствующей нелинейной возмущенной задачи типа конвекция–диффузия–массообмен. На этой основе проведен компьютерный эксперимент. Показано влияние концентрации кислорода и активного ила на качество процесса очистки. Предполагается возможность осуществления в рамках предложенной модели автоматизированного контроля процесса осаждения примесей в биологическом фильтре в зависимости от исходных параметров водной среды.
Автор:  А. Я. Бомба, А. П. Сафоник
Ключевые слова:  аэробная очистка, сточная вода, органическое и биологически неокислительное вещества, диффузионное и массообменное возмущения
Стр:  338

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЯ ТЕЧЕНИЯ В ТОПЛИВНОМ БАКЕ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСЛЕ ВЫПОЛНЕНИЯ МИССИИ
В работе для описания процессов, протекающих в образцах новой техники и использующих остатки топлива в баках ракетных двигателей, используется метод математического моделирования. В рамках определенных моделей турбулентности проводится расчет поля течения в объеме бака ступени ракетоносителя при вдуве в него горячей струи газа. Выявлена вихревая структура течения, определены характеристики теплообмена при различных углах ввода струи. Полученная корреляция Nu = Nu(Re) удовлетворительно описывает экспериментальные данные.
Автор:  А. В. Федоров, И. А. Бедарев, С. А. Лаврук, В. И. Трушляков, В. Ю. Куденцов
Ключевые слова:  отработанные ступени ракет, физико-математическое моделирование, теплообмен.
Стр:  345

ИНТЕГРАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ШУМА ВИНТОМОТОРНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ
Предложена полуэмпирическая модель для оценки уровней шума, создаваемых авиационными поршневыми силовыми установками в дальнем звуковом поле, учитывающая основные источники шума. Акустическое поле рассматривается как суперпозиция полей, формируемых излучениями от воздушного винта и поршневого двигателя. Для расчетной оценки уровней тонального шума воздушного винта предлагается использовать полуэмпирический метод, разработанный авторами ранее. Для определения уровней вихревого шума винта, предположительно являющегося доминирующим в широкополосном шуме тянущих воздушных винтов, предлагается использовать одну из аналитических моделей шума задней кромки. Для расчета акустических характеристик поршневого двигателя предлагается применять эмпирическую модель шума. Показано хорошее согласование расчетных и экспериментальных данных по шуму силовых установок с тянущими воздушными винтами. Данные были получены при проведении акустических испытаний легкомоторных самолетов типа Ан-2, Як-18Т, МАИ-223М и F30 в статических условиях на авиабазе Московского авиационного института. Сформулированы направления дальнейших исследований для совершенствования данной методики и расширения области ее применения.
Автор:  П. А. Мошков, В. Ф. Самохин
Ключевые слова:  воздушный винт, шум воздушного винта, шум поршневого двигателя, шум силовой установки, аэроакустика, шум самолета, шум беспилотного летательного аппарата
Стр:  353

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СВЕРХЗВУКОВОГО ИСТЕЧЕНИЯ ИЗ ПОЛУЗАКРЫТОГО КАНАЛА
Статья посвящена исследованию тепло-газодинамических процессов в полузакрытых каналах, в которые подается воздух через отверстия, сфокусированные на ось. Изучено влияние размера отверстий, их положения и ориентации вытекающих через них струй, а также давления в форкамере на давление в различных точках стенки канала и на поля параметров течения (поля чисел Маха, давления, температуры). Экспериментальные исследования сопровождались численными 2D и 3D расчетами.
Автор:  В. М. Абашев, И. Н. Еремкин, Н. П. Животов, В. П. Замураев, А. П. Калинина, П. К. Третьяков, А. В. Тупикин
Ключевые слова:  сверхзвуковое течение, полузакрытый канал, холодные и горячие струи, эксперимент, численное моделирование, уравнения Эйлера, распределение температуры
Стр:  361

АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ШАРОВОЙ БАРАБАННОЙ МЕЛЬНИЦЫ ПРИ ТРАНСПОРТЕ ПОЛИДИСПЕРСНОЙ УГОЛЬНОЙ ГАЗОВЗВЕСИ
Проведен анализ экспериментальных данных по аэродинамическому сопротивлению шаровой барабанной мельницы. Показано, что это сопротивление имеет две составляющие, обусловленные потерями давления на инжекцию частиц пыли в основной поток после размола угля и на транспорт гомогенного потока газовзвеси. Получено критериальное уравнение для зависимости потери давления в потоке гомогенной пылевоздушной смеси от числа Рейнольдса. Найдены функциональные зависимости среднеквадратичной скорости витания угольных частиц и их среднего диаметра от параметров полидисперсности угольной пыли. Получена эмпирическая зависимость потери давления на инжекцию полидисперсной угольной газовзвеси в основной поток от средней скорости витания частиц угля, их среднего размера и размеров мельницы.
Автор:  С. Д. Иванов, А. Н. Кудряшов, В. В. Ощепков
Ключевые слова:  шаровая барабанная мельница, аэродинамическое сопротивление, газовзвесь, угольная пыль, размол, скорость витания, потеря давления
Стр:  371

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЕРЕНОСА И ОСАЖДЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ ЭМУЛЬСИЙ И СУСПЕНЗИЙ
Рассмотрена задача моделирования турбулентного переноса тонкодисперсных частиц в жидкостях. Используется подход, когда перенос частиц представляется в виде разновидности диффузионного процесса с коэффициентом турбулентного переноса к стенке. Записаны дифференциальные уравнения переноса для различных случаев и получено решение ячеечной модели для расчета эффективности сепарации в канале. На основе теории турбулентного переноса частиц и модели пограничного слоя получено выражение для расчета скорости турбулентного осаждения тонкодисперсных частиц. Показано применение данного выражения при определении эффективности физической коагуляции эмульсий в различных каналах и на поверхности хаотичных насадок.
Автор:  А. Г. Лаптев, М. М. Башаров
Ключевые слова:  массоперенос частиц, турбулентная диффузия, структура потока, ячеечная модель, физическая коагуляция
Стр:  377

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТРУБ СО ВСТАВКАМИ В ВИДЕ ОРЕБРЕННЫХ СКРУЧЕННЫХ ЛЕНТ ПРИ ТЕЧЕНИИ ВОДЫ
Представлены результаты экспериментального исследования гидравлического сопротивления труб со вставленными скрученными лентами, на поверхности которых дискретно размещены ребра под углом к оси ленты, при течении в них воды. Ленточные вставки имели относительные шаги закрутки 2.5 и 4 при повороте ленты на 180о . Высота ребер варьировалась от 0.5 до 1.5 мм, а шаг их установки –– от 40 до 120 мм. Угол установки ребер по отношению к оси ленты составлял 40–50о . Получены обобщающие зависимости для расчета коэффициента гидравлического сопротивления указанных труб при Re = 8000–100 000.
Автор:  А. А. Гиниятуллин, С. Э. Тарасевич, А. Б. Яковлев
Ключевые слова:  гидравлическое сопротивление, закрутка потока, оребренные скрученные ленты
Стр:  387

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОЗДУШНОЙ УДАРНОЙ ВОЛНЫ С ПРИПОВЕРХНОСТНЫМ ГАЗОПЫЛЕВЫМ СЛОЕ
В рамках одно- и многоскоростной моделей запыленного газа с использованием метода Годунова с линеаризованным римановским решателем исследована задача взаимодействия ударной волны с газопылевым слоем, расположенным вдоль твердой плоской поверхности.
Автор:  В. С. Суров
Ключевые слова:  запыленный газ, гиперболические модели газовзвеси, метод Годунова, математическое моделирование
Стр:  393

МОДЕЛЬ ИМПАКТНОЙ СТРУИ ИДЕАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ ТОЧНОГО РЕШЕНИЯ ПЛОСКОЙ ЗАДАЧИ
Рассмотрена двумерная задача истечения идеальной потенциальной жидкости из резервуара через насадок при конечном расстоянии между срезом сопла и бесконечной плоской преградой. На основе методов теории функций комплексной переменной найдено точное решение плоской задачи по столкновению струи с преградой. В результате получены простые аналитические выражения для комплексной скорости жидкости, расхода и силы воздействия струи на преграду. Для ряда значений расстояний между срезом сопла и преградой приведены кривые распределения скорости жидкости на срезе сопла, в зоне растекания струи и на преграде. Получены аналитические выражения для толщины пограничного слоя и числа Нуссельта в точке торможения струи. Приведен ряд кривых распределения локального коэффициента трения и числа Нуссельта.
Автор:  В. Д. Белик
Ключевые слова:  импактная струя, расстояние до преграды, точное решение плоской задачи, пограничный слой, коэффициент трения, число Нуссельта
Стр:  400

MICROWAVE HEATING OF A LIQUID STABLY FLOWING IN A CIRCULAR CHANNEL UNDER THE CONDITIONS OF NONSTATIONARY RADIATIVE-CONVECTIVE HEAT TRANSFER
A class of nonlinear problems of nonstationary radiative-convective heat transfer under the microwave action with a small penetration depth is considered in a stabilized coolant flow in a circular channel. The solutions to these problems are obtained, using asymptotic procedures at the stages of nonstationary and stationary convective heat transfer on the heat-radiating channel surface. The nonstationary and stationary stages of the solution are matched, using the "longitudinal coordinate–time" characteristic. The approximate solutions constructed on such principles correlate reliably with the exact ones at the limiting values of the operation parameters, as well as with numerical and experimental data of other researchers. An important advantage of these solutions is that they allow the determination of the main regularities of the microwave and thermal radiation influence on convective heat transfer in a channel even before performing cumbersome calculations. It is shown that, irrespective of the heat exchange regime (nonstationary or stationary), the Nusselt number decreases and the rate of the surface temperature change increases with increase in the intensity of thermal action
Автор:  V. V. Salomatov, E. M. Puzyrev, and A. V. Salomatov
Ключевые слова:  microwave radiation, heat radiation, nonstationary heat transfer, stationary heat transfer, round channel, stabilized flow, radiative-convective heat transfer, Nusselt number, Stark number
Стр:  411

О ПРИМЕНЕНИИ МОДЕЛИ ОСТВАЛЬДА–ДЕ ВИЛЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ТЕЧЕНИЯ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ В ЗАЗОРЕ ВСТРЕЧНО ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛКОВ
Оценка точности модели Оствальда–де Виля при решении задачи валкового течения выполнена путем сравнения с "эталонным" решением для жидкости Эллиса. В результате анализа показано, что модель, построенная на степенном уравнении, приводит к существенным искажениям картины течения.
Автор:  В. М. Шаповалов
Ключевые слова:  математическое моделирование, неньютоновская жидкость, валки, модель Остваль- да–де Виля, модель Эллиса, давление, касательное напряжение, скорость
Стр:  428

ПОДАВЛЕНИЕ РЕАКЦИИ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ЛЕСНЫХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ НА БОЛЬШИХ ПЛОЩАДЯХ ГОРЕНИЯ
Выполнены экспериментальные исследования характерного времени подавления реакции термического разложения типичных лесных горючих материалов (веточек осины, листьев березы, хвои ели, щепок сосны и их смеси) и задействованного в процессе подавления объема воды при варьировании площади очага горения. Исследовались модельные очаги площадью SЛГМ = 0.0003–0.007 м2 и SЛГМ = 0.045–0.245 м2 . Эксперименты проводились при удельной плотности орошения очага горения 0.02 л/(м2 ∙с) аэрозольным потоком с каплями размером 0.01–0.25 мм. Показано определяющее влияние размеров капель в потоке на характеристики процесса тушения пожара. Осуществлен прогноз изменения дисперсности капельного облака, образующегося при сбросе больших (до 0.5 л) "капель" (водяных снарядов). Показано, что это изменение может влиять на условия и характеристики процесса тушения лесного пожара. Представлены зависимости, позволяющие прогнозировать характеристики процесса подавления термического разложения лесных горючих материалов с использованием больших водяных снарядов и формирующихся при их сбросе аэрозольных облаков.
Автор:  Р. С. Волков, А. О. Жданова, Г. В. Кузнецов, П. А. Стрижак
Ключевые слова:  лесной горючий материал, термическое разложение, очаг горения, подавление пожа- ра, аэрозольный поток, массив воды
Стр:  434

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА МАССЫ ЗОЛЬНОГО ОСТАТКА ПРИ СЖИГАНИИ КАПЕЛЬ КОМПОЗИЦИОННОГО ЖИДКОГО ТОПЛИВА
Выполнено экспериментальное исследование закономерностей сжигания одиночных капель типичных составов композиционного жидкого топлива при нагреве потоком воздуха с варьируемой температурой (600–900 K). В качестве основных компонентов составов композиционного жидкого топлива использованы: отходы обогащения (фильтр-кеки) каменных углей марок К, СС и Т; отработанные моторное, турбинное, трансформаторное масла; технологическая смесь мазута и масла; тяжелая нефть; пластификатор. Массовая доля жидкого горючего компонента (нефтепродукта) варьировалась в диапазоне 0–15%. Рассмотрены капли композиционного жидкого топлива размерами (радиус) от 0.5 до 2 мм. Определены условия низкотемпературного инициирования горения с обеспечением минимально возможной массы твердого несгораемого остатка. Выделены нефтепродукты, добавление которых в состав композиционного жидкого топлива приводит к увеличению массы золы (по сравнению с соответствующим составом без жидкого горючего компонента). Получены аппроксимационные зависимости, позволяющие прогнозировать влияние концентрации жидкого нефтепродукта в составе композиционного жидкого топлива на массу зольного остатка
Автор:  Д. О. Глушков, А. В. Захаревич, П. А. Стрижак, С. В. Сыродой
Ключевые слова:  композиционное жидкое топливо, отходы обогащения угля, отработанные нефте- продукты, низкотемпературное зажигание, зола
Стр:  443

РЕШЕНИЕ НЕЛИНЕЙНОГО УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДЛЯ КРИВОЛИНЕЙНОЙ ОБЛАСТИ С УСЛОВИЯМИ ДИРИХЛЕ МЕТОДОМ БЫСТРЫХ РАЗЛОЖЕНИЙ
Аналитическое решение нелинейной задачи теплопроводности для криволинейной области получено с использованием метода быстрых разложений совместно с методом расширения границ и поточечным способом вычисления коэффициентов Фурье.
Автор:  А. Д. Чернышов
Ключевые слова:  нелинейное уравнение теплопроводности, криволинейная область, метод быстрых разложений, аналитическое решение
Стр:  456

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ МЕТОД ГРАНИЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК: УСЛОВИЕ НЕЙМАНА
Представлен новый алгоритм решения краевых задач теплопроводности в телах канонической формы при граничном условии Неймана на основе систем тождественных равенств с интегральными и дифференциальными граничными характеристиками. Приведены результаты численного анализа точности решений задач с переменными граничными условиями с использованием этого алгоритма. Построенные решения являются по существу точными, поскольку их погрешности составляют сотые-десятитысячные доли процента для широкой области значений параметров задачи
Автор:  В. А. Кот
Ключевые слова:  уравнение теплопроводности, интегральный метод теплового баланса, фронт температурного возмущения
Стр:  469

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ ПОДЗЕМНОЙ КАНАЛЬНОЙ ПРОКЛАДКИ В УСЛОВИЯХ ЗАТОПЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНДУКТИВНО-КОНВЕКТИВНОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛОПЕРЕНОСА
Приведены результаты численного анализа тепловых режимов и тепловых потерь канальных подземных тепловых сетей в условиях затопления с использованием конвективно-кондуктивной модели теплопереноса на примере широко распространенной в Российской Федерации конфигурации теплопровода подземной прокладки — непроходной железобетонный канал и трубопроводы, изолированные минеральной ватой и защитным покровным слоем. Показано, что конвективное движение воды в полости канала теплопровода, эксплуатируемого в условиях затопления, не оказывает существенного влияния на интенсификацию тепловых потерь. Установлено, что для рассматриваемого случая увеличение тепловых потерь теплопровода в условиях затопления составляет от 0.75 до 52.39% и обусловлено резким увеличением эффективных теплофизических характеристик покровного слоя и тепловой изоляции при их увлажнении.
Автор:  В. Ю. Половников
Ключевые слова:  тепловые сети, тепловые потери, теплопровод, увлажнение изоляции, затопление
Стр:  497

СНИЖЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В СИСТЕМЕ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Предложены технические решения для практического использования остаточного тепла сточных вод путем применения теплонасосной трансформации тепловой энергии в установках, работающих по обратным циклам Ренкина и Лоренца, а также решение для съема тепла сточных вод в каналах систем водоотведения, основанное на применении двухтрубных теплообменников, известных как трубка Филда
Автор:  В. В. Лозовецкий, В. В. Лебедев, В. М. Черкина, М. С. Иванчук
Ключевые слова:  сточные воды, теплонасосная трансформация тепла, циклы Ренкина и Лоренца, двух- трубные теплообменники, трубки Филда, утилизация тепла сточных вод, теплофикация
Стр:  504

ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ В ПРОЦЕССЕ НАГРЕВА ПЭТ-ПРЕФОРМ
Проведена оценка влияния составляющих тепловой нагрузки (конвекции, коллимированной и неколлимированной составляющих инфракрасного излучения) в процессе производства ПЭТ-тары на разогрев ПЭТ-преформ. Установлено, что коллимированная составляющая инфракрасного излучения обеспечивает бо'льшую часть (до 70%) тепловой энергии в процессе разогрева ПЭТ-преформы
Автор:  Д. Э. Сидоров, А. Е. Колосов, И. А. Казак, А. В. Погорелый
Ключевые слова:  полиэтилентерефталат, преформа, конвекция, тепловая нагрузка
Стр:  513

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЫРАЩИВАНИЯ НАНОГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СТРУКТУР ЖИДКОФАЗНОЙ ЭПИТАКСИЕЙ
Выявлены недостатки в оборудовании и технологических подходах проведения процессов выращивания наногетероэпитаксиальных структур с квантовыми точками методом жидкофазной эпитаксии. Разработана и изготовлена новая барабанная кассета вертикального типа, позволяющая выращивать квантовые точки и эпитаксиальные слои различных толщин в одном технологическом процессе. Проведено физико-математическое моделирование процессов выращивания квантоворазмерных структур жидкофазной эпитаксией с помощью программного продукта SolidWorks (программа FlowSimulation). Анализ позволил определить наличие негативных факторов, влияющих на процесс выращивания указанных структур. Проведена оптимизация математической модели и модернизация оборудования без дополнительных опытов и измерений. Исследована динамика потоков течения технологического газа в реакторе при различных расходах. Разработана методика проведения и осуществлена настройка теплового оборудования. Расчетные и экспериментальные распределения температур в процессе выращивания структур с высокой воспроизводимостью находятся в хорошем согласии, что подтверждает правильность проведенной модернизации.
Автор:  И. И. Марончук, Д. Д. Саникович, П. В. Потапков, А. А. Вельченко
Ключевые слова:  жидкофазная эпитаксия, импульсное охлаждение, наногетероэпитаксиальные структуры, квантовые точки, германий, кремний, подложка, поверхность, солнечный элемент
Стр:  518

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF TIO2/PROPYLENE GLYCOL–WATER NANOFLUIDS FOR HEAT-TRANSFER APPLICATIONS
Nanofluids have been prepared by dispersing TiO2 nanoparticles in 70:30% (by weight) water–propylene glycol mixture. The thermal conductivity and viscosity were found experimentally at various temperatures with the volume concentrations 0.1–0.8%. The results indicate that the thermal conductivity of the nanofluids increases with the volume concentration and temperature. Similarly, the viscosity of the nanofluids increases with the volume concentration, but decreases with increase in the temperature. Correlations have been proposed for estimating the thermal conductivity and viscosity of the nanofluids. The potential heat transfer benefits of their use in laminar and turbulent flow conditions have been explained.
Автор:  М. Leena and S. Srinivasan
Ключевые слова:  TiO2 nanofluids, thermal conductivity enhancement, viscosity, density, volume concentration
Стр:  525

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПРОТАИВАНИЯ МЕРЗЛОГО ГРУНТА ПОД РЕЗЕРВУАРОМ С ГОРЯЧИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ
На экспериментальной установке измерены температурные поля в мерзлом грунте при заполнении резервуара горячим теплоносителем (нефтью), изменение формы и положения фронта плавления льда (изотермы Т = 0о С) с течением времени. Приведено приближенное решение двумерной задачи Стефана о протаивании мерзлого грунта и показано, что удовлетворительное согласие с результатами экспериментов может быть получено только с учетом конвективного переноса тепла, обусловленного движением воды в области оттаявшего грунта
Автор:  А. А. Кислицын, У. Ю. Шастунова, Ю. Ф. Янбикова
Ключевые слова:  задача Стефана, конвективный перенос тепла, горячий резервуар, температурное поле, фронт протаивания, мерзлый грунт
Стр:  534

ВЛИЯНИЕ КИНЕТИКИ ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА НА МНОЖЕСТВО РЕАЛИЗУЕМЫХ РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА БИНАРНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ
Показано, что область реализуемых нагрузок колонны бинарной ректификации при подаче тепла в куб и его отборе из дефлегматора характеризуется значением двух характеристических параметров. Найдена связь этих параметров с кинетикой процессов тепло- и массопереноса и составом смеси. Рассмотрены задачи о предельных возможностях процесса разделения трехкомпонентной смеси в системе из двух колонн бинарной ректификации. Получены условия для оптимального выбора порядка разделения и согласованности поверхностей тепло- и массообмена, связь предельной производительности каскада с суммарными затратами теплоты.
Автор:  М. А. Заева, А. М. Цирлин, И. А. Сукин
Ключевые слова:  ректификация, теплообмен, массообмен, разделение многокомпонентных смесей
Стр:  542

НАНОСЕКУНДНЫЕ ПРИПОВЕРХНОСТНЫЕ МИКРОРАЗРЯДЫ В МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУРАХ
Разработаны, изготовлены и исследованы многослойные структуры, в которых генерируются наносекундные приповерхностные микроразряды. В этих структурах слои выполнены в виде тонких прозрачных пленок, и плазменный канал разряда формируется в тонких щелях между слоями. При этом переход канала разряда из одного слоя в соседний слой осуществляется через заранее изготовленные микроотверстия. Были получены изображения микроразрядов, подтвердившие, что их плазменные каналы формируются по заданному с помощью отверстий маршруту. При этом маршрут может проходить по достаточно сложной схеме, иметь точки самопересечения и участки, в которых электроны обязаны двигаться против электрического поля. При изучении формы каналов в многослойных структурах обнаружен новый физический эффект, который заключается в азимутальной самоориентации канала разряда при прохождении его от одного микроотверстия к другому
Автор:  А. Е. Дубинов, В. А. Любимцева
Ключевые слова:  приповерхностный микроразряд, плазменный канал, самоориентация канала
Стр:  558

ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ, ПОДКРЕПЛЕННОЙ ЦИЛИНДРОМ И ПРОДОЛЬНЫМИ ДИАФРАГМАМИ, ПРИ ВНЕШНЕМ ДАВЛЕНИИ
Исследована динамическая устойчивость цилиндрической ортотропной оболочки, подкрепленной пустотелым цилиндром и неоднородными продольными диафрагмами, при действии осевых сил и пульсирующего внешнего давления. Влияние цилиндра и диафрагм на устойчивость оболочки учтено в виде упругих оснований, коэффициенты постели которых определяются из уравнений трехмерной теории упругости и модели Тимошенко соответственно. Решение уравнения движения оболочки найдено в виде тригонометрического ряда по окружной координате. Для построения главной области неустойчивости оболочки в полученных уравнениях типа Матье–Хилла использована двухчленная аппроксимация. В результате задача сведена к системе двух алгебраических уравнений относительно нормального перемещения оболочки в местах установки диафрагм. Для равномерно расположенных одинаковых диафрагм получено решение в явном виде. Определены зависимости главной области неустойчивости оболочки от количества и жесткости диафрагм при различных радиусах канала цилиндра
Автор:  В. Н. Бакулин, Е. В. Данилкин, А. Я. Недбай
Ключевые слова:  динамическая устойчивость, подкрепленная цилиндрическая оболочка, коэффициент постели, трехмерная теория упругости
Стр:  564

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИМПУЛЬСА ТОКА КОРОТКОГО УДАРА ИСКУССТВЕННОЙ МОЛНИИ НА ОПЫТНЫЕ ОБРАЗЦЫ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
Приведены результаты исследований электротермического действия апериодических импульсов тока временной формы 10/350 мкс короткого удара искусственной молнии на опытные образцы электрических проводов и кабелей с медными и алюминиевыми жилами и оболочками с поливинилхлоридной и полиэтиленовой изоляцией силовых цепей объектов промышленной электроэнергетики. Показано, что термическая стойкость таких проводов и кабелей определяется интегралом действия указанного импульса тока. Найдены максимальные значения предельно допустимых и критических плотностей этого импульса в медных и алюминиевых токонесущих частях проводов и кабелей. Сильноточные эксперименты, выполненные в условиях высоковольтной лаборатории на уникальном генераторе импульсов тока искусственной молнии формы 10/350 мкс с нормированными по действующим требованиям международных и национальных стандартов амплитудно-временными параметрами и допусками на них, подтвердили достоверность предложенной расчетной оценки термической молниестойкости кабельно-проводниковой продукции.
Автор:  М. И. Баранов, С. В. Рудаков
Ключевые слова:  импульсный ток, молния короткого удара, провода, кабели, объекты промышленной электроэнергетики, термическая молниестойкость
Стр:  571

ОСОБЕННОСТИ ЭКСТРУЗИОННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА. ЭКСПЕРИМЕНТ И ТЕОРИЯ
Проведены экспериментальные исследования допустимых режимов переработки сверхвысокомолекулярного полиэтилена GUR 2122 с молекулярной массой 4.5 млн г/моль на лабораторном экструдере с диаметром шнека 32 мм и отношением L/D = 20 при температурах 155−165о С. На основании ротационной вискозиметрии представлено описание реологических свойств расплава. Предложены математическая модель и численный метод расчета движения расплава сверхвысокомолекулярного полиэтилена в шнеке и формующей оснастке. Определены поля скоростей и напряжений, напорнорасходные характеристики и рабочие точки экструзии.
Автор:  О. И. Скульский, Е. В. Славнов
Ключевые слова:  сверхвысокомолекулярный полиэтилен, экструзия, математическая модель, метод конечных элементов, скорости, напряжения, рабочие точки
Стр:  584