ТОМ 98, №5

ОПТИМАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
Исследованы предельные возможности процесса теплообмена при ограничениях на тепловую нагрузку и коэффициент теплопередачи, для постоянной теплоемкости потоков и для теплоемкости, зависящей от температуры. В частности, такая зависимость имеет место для потоков, меняющих свое фазовое состояние. Показано, что замена переменных в математической модели процесса позволяет получить решения, сохраняющие свою форму при любой кинетике. Введено понятие о термодинамически-эквива- лентных системах теплообмена, что дало возможность свести синтез многопоточной теплообменной системы к решению двух обыкновенных дифференциальных уравнений с разделяющимися переменными, описывающими двухпоточный теплообмен между потоками с переменной теплоемкостью. На основе полученных результатов предложен алгоритм синтеза многопоточных систем теплообмена. В синте- зируемой системе каждый поток может контактировать с несколькими потоками, выполнены ограни- чения на температуры, расходы и теплоемкости всех или части потоков, диктуемые интегрированным с системой технологическим процессом. Синтез системы предполагает выбор структуры контактов, величин свободных параметров потоков, распределения поверхностей контакта и тепловых нагрузок между двухпоточными теплообменными ячейками
Автор:  А. М. Цирлин
Ключевые слова:  двух- и многопоточный теплообмен, кинетика теплообмена, тепловая нагрузка, дис- сипация энергии, коэффициент теплопроводности, оптимальная теплообменная система, производство энтропии
Стр:  1171

ОПТИМАЛЬНЫЙ ГОМОТОПИЧЕСКИЙ АСИМПТОТИЧЕСКИЙ МЕТОД МАРИНКИ–ХЕРИСАНУ КАК НЕУДАЧНАЯ МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА ГОМОТОПИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ЛЯО: НЕЛИНЕЙНЫЙ ТЕПЛОПЕРЕНОС
Выполнено сравнение оптимального метода гомотопического анализа Ляо и оптимального гомотопи- ческого асимптотического метода Маринки–Херисану на примере решения двух тестовых задач нелинейного теплопереноса, которое показало, что решения, полученные с помощью метода Ляо, либо практически идентичны решениям, полученным с помощью метода Маринки–Херисану, либо существенно более точные. Кроме того, получение решений с помощью метода Маринки–Херисану отличается существенной трудоемкостью и требует значительно больше временных затрат по сравнению с методом Ляо
Автор:  В. А. Кот
Ключевые слова:  нелинейные дифференциальные уравнения, приближенное решение, нелинейный те- плоперенос, оптимальный метод гомотопического анализа, оптимальный гомотопический асимптоти- ческий метод
Стр:  1186

ГОРЕНИЕ КОМПОЗИТОВ ИЗ ФРАГМЕНТИРОВАННОГО ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ И МОНОГИДРАТА ПЕРХЛОРАТА НАТРИЯ В ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ, АЗОТЕ И ВОЗДУХЕ
При создании энергонасыщенных композитов на основе наноструктурированного кремния актуально
обеспечение стабильных характеристик их горения. В связи с этим важно установить условия и меха-
низмы появления предвестников — очагов воспламенения перед фронтом волны горения и их влияние на
протекание процесса. В работе представлены результаты исследования горения композитов при комби-
нациях их параметров с помощью высокоскоростной съемки и теневого метода визуализации возмущений
в газовых средах при различных давлениях в подложках с толщиной стенок от 50 мкм до 3 мм из матери-
алов с отличным акустическим импедансом. Указаны возможные причины формирования предвестников,
в частности — нестабильность скорости горения композитов и низкая влажность в них моногидрата
перхлората натрия.
Автор:  В. Н. Миронов, Е. С. Демух, О. Г. Пенязьков, К. Л. Севрук, И. И. Чернухо
Ключевые слова:  нанокремний, перхлорат натрия, энергонасыщенные композиты, предвестники, стабильность горения
Стр:  1207

COMPARATIVE ANALYSIS OF COMBUSTION PERFORMANCE USING PURE AND BLENDED HYDROCARBON FUELS IN A PULSE DETONATION ENGINE
A pulse detonation engine (PDE) is a supersonic propulsive device used in aerospace vehicles. PDE employs periodic detonations to provide power or propulsion. In the present work, the Zeldovich–von Neumann–Doring (ZND) model is used to assess PDE performance for pure hydrocarbon and hydrocarbon-blended fuels. The combustion flame temperature ratio, detonation velocity, pressure ratio, and performance parameters like specific thrust and specific impulse are analytically calculated for various fuels. The novelty of the present research is the fact that thermophysical and performance characteristics of hydrocarbon fuels and of their blends have approximately the same results as given in the NASA Chemical Equilibrium with Applications (NASA CEA) data. All of the parameters' values fall within the acceptable range of the NASA CEA described values. The hydrocarbon fuels such as propane, butane, kerosene, and methane are safe, clean-burning, nontoxic, great energy sources, and are used as alternative hydrocarbon fuels in PDE
Автор:  Mahammadsalman Warimani, M. H. Azami, N. Alam, S. A. Khan, Suhas Patil, and M. K. Ramis
Ключевые слова:  analytical approach, hydrocarbon-blended fuel, pulse detonation engine, specific impulse, ZND model
Стр:  1224

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ РЕГЕНЕРАЦИИ ФТОРА И ЛИТИЯ ИЗ ЛИТИЙ- И ФТОРСОДЕРЖАЩИХ СОЛЕЙ. ТЕТРАФТОРБОРАТ ЛИТИЯ
С помощью термохимических расчетов и расчетов термодинамически равновесных составов веществ в группах элементов Li–B–F–O–H и Li–B–F–O–H–C показана целесообразность регенерации фтора и лития из тетрафторбората лития (компонента электролита литий-ионных аккумуляторов) при его взаимодействии с водородом или метаном и кислородом в режиме горения для замыкания цикла производство–эксплуатация–утилизация литий-ионных аккумуляторов по фтору и литию.
Автор:  М. А. Олисов, Д. С. Пашкевич, А. А. Плетнёв, В. В. Капустин
Ключевые слова:  тетрафторборат лития, фторид лития, трифторид бора, фторид водорода, тер- модинамическое равновесие, горение
Стр:  1235

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ РЕГЕНЕРАЦИИ ФТОРА И ЛИТИЯ ИЗ ЛИТИЙ- И ФТОРСОДЕРЖАЩИХ СОЛЕЙ. ГЕКСАФТОРФОСФАТ ЛИТИЯ
С помощью термохимических расчетов и расчетов термодинамически равновесных составов веществ в группах элементов Li–P–F–O–H и Li–P–F–O–H–C показана целесообразность регенерации фтора и ли- тия из гексафторфосфата лития (компонента электролита литий-ионных аккумуляторов) при его вза- имодействии с водородом или с метаном и кислородом в режиме горения для замыкания цикла производство–эксплуатация–утилизация литий-ионных аккумуляторов по фтору и литию
Автор:  М. А. Олисов, Д. С. Пашкевич, А. А. Плетнёв, В. В. Капустин
Ключевые слова:  гексафторфосфат лития, фторид лития, фторид водорода, термодинамическое равновесие, горение
Стр:  1244

УПРАВЛЕНИЕ ДОЗВУКОВЫМ ОБТЕКАНИЕМ ПОЛУКРУГОВОГО ПРОФИЛЯ С ПОМОЩЬЮ ЩЕЛЕВОГО ОТСОСА В ВИХРЕВЫХ ЯЧЕЙКАХ
В статье представлены результаты по гидравлическим потерям и конвективному теплообмену одиночных труб каплеобразного сечения при их обтекании потоком воздуха как со стороны малого, так и со стороны большого диаметра в диапазоне чисел Рейнольдса 1.5 ⋅ 104–7 ⋅ 104. Предложены уравнение подобия Nu = f(Re), позволяющее с погрешностью ±2.5% оценить суммарную теплоотдачу труб каплеобразного сечения, и уравнения подобия Eu = f(Re), позволяющие оценить гидравлические потери при обтекании со стороны большого (с погрешностью ±2–±20%) и малого диаметров (с погрешностью ±2%) соответственно. Показано, что перспективным является использование труб каплеобразного сечения в качестве элементов теплообменных аппаратов. Полученные результаты могут служить основой для дальнейших исследований гидравлических потерь и теплоотдачи труб каплеобразного сечения
Автор:  С. А. Исаев, Д. В. Никущенко, А. Г. Судаков, Л. П. Юнаков, Н. В. Тряскин
Ключевые слова:  вычислительная гидрогазодинамика, турбулентность, конвективный теплообмен, гидравлические потери, уравнение подобия.
Стр:  1248

КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН ОДИНОЧНОЙ ТРУБЫ КАПЛЕОБРАЗНОГО СЕЧЕНИЯ
В статье представлены результаты по гидравлическим потерям и конвективному теплообмену одиночных труб каплеобразного сечения при их обтекании потоком воздуха как со стороны малого, так и со стороны большого диаметра в диапазоне чисел Рейнольдса 1.5 ⋅ 104–7 ⋅ 104. Предложены уравнение подобия Nu = f(Re), позволяющее с погрешностью ±2.5% оценить суммарную теплоотдачу труб каплеобразного сечения, и уравнения подобия Eu = f(Re), позволяющие оценить гидравлические потери при обтекании со стороны большого (с погрешностью ±2–±20%) и малого диаметров (с погрешностью ±2%) соответственно. Показано, что перспективным является использование труб каплеобразного сечения в качестве элементов теплообменных аппаратов. Полученные результаты могут служить основой для дальнейших исследований гидравлических потерь и теплоотдачи труб каплеобразного сечения
Автор:  Ю. В. Жукова, Т. А. Баранова, А. Д. Чорный, И. А. Попов
Ключевые слова:  вычислительная гидрогазодинамика, турбулентность, конвективный теплообмен, гидравлические потери, уравнение подобия
Стр:  1248

УПРАВЛЕНИЕ ДОЗВУКОВЫМ ОБТЕКАНИЕМ ПОЛУКРУГОВОГО ПРОФИЛЯ С ПОМОЩЬЮ ЩЕЛЕВОГО ОТСОСА В ВИХРЕВЫХ ЯЧЕЙКАХ
С использованием многоблочных вычислительных технологий и модели переноса сдвиговых напряжений модифицированной с учетом кривизны линий тока, выполнены расчеты нестационарного турбулентного обтекания несжимаемой жидкостью полукругового профиля на контуре которого расположены одна или две круговые вихревые ячейками со щелевым отсосом, под нулевым углом атаки. На основе полученных расчетных данных обнаружены режимы стабилизации близкого к безотрывному обтекания такого профиля и возможность достижения им экстремального коэффициента подъемной силы Су = 5.8 при аэродинамическом качестве K = 10, определенном с учетом энергетических потерь на отсос в вихревых ячейках. Установлено, что при увеличении числа Маха невозмущенного потока вокруг полукруглого профиля с двумя вихревыми ячейками до критической величины, Су и K профиля увеличиваются. При этом Суmax и K max оказываются порядка 6.2 и 14.5 соответственно. В случае обтекания этого профиля при числе Маха больше Мкр вторая вихревая ячейка не функционирует и поток вокруг профиля становится отрывным
Автор:  С. А. Исаев, Д. В. Никущенко, А. Г. Судаков, Л. П. Юнаков, Н. В. Тряскин
Ключевые слова:  полукруговой профиль, вихревая ячейка, щелевой отсос, турбулентность, расчет
Стр:  1260

ЭКСТРЕМАЛЬНАЯ ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕПЛООБМЕНА В КАНАЛЕ С НАКЛОННОЙ КАНАВКОЙ ОПТИМАЛЬНОЙ ДЛИНЫ
Исследована экстремальная интенсификация турбулентного теплообмена в узком плоскопараллельном канале с размещенной на его нагретой стенке наклонной канавкой оптимальной длины при формировании в ее головной части смерчеобразной вихревой структуры и поперечного сосредоточенного перепада давления. Установлена корреляция между нарастанием указанного перепада давления до значительной величины и увеличением длины канавки от 0.1 в случае лунки, близкой к сферической, до 0.34 в случае длинной канавки глубиной 0.39 с углом наклона 45о. Показано, что с увеличением длины канавки происходит интенсификация турбулентного отрывного течения в канале, причем максимальные скорости возвратного течения и вторичного закрученного потока достигают 0.43 и 0.83 соответственно в сравнении с 0.27 для сферической лунки. Минимум относительного трения и максимум относительной теплоотдачи в срединном сечении канавки на входе в нее стабилизируются на уровне –1.6 и 1.6 при длине канавки больше 4. Максимум относительной теплоотдачи от участка канала переменной площади с длинной наклонной канавкой со сферическими концами достигается при длине канавки 3 и в 1.4–1.5 раза превышает максимум относительной теплоотдачи от аналогичного участка со сферической лункой.
Автор:  С. А. Исаев, Д. В. Никущенко, А. А. Клюс, А. Ю. Чулюнин, Дехай Кон
Ключевые слова:  отрывное течение, узкий канал, наклонная канавка, сферическая лунка, смерчеобраз- ные вихри, теплообмен, численное моделирование
Стр:  1276

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕЧЕНИЙ РАСПЛАВА МЕТАЛЛА С КВАЗИТВЕРДОЙ ПЛЕНКОЙ НА ЕГО ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ АМПЛИТУДЫ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Настоящая работа посвящена индукционной плавке жаропрочных никелевых сплавов, в частности, проблеме устойчивости оксидной пленки на поверхности расплава. Математическая модель описывает тепломассоперенос в металлическом расплаве в переменном магнитном поле и упруго напряженные состояния пленки на его поверхности. Приведены основные уравнения задачи и безразмерные параметры. Состояния поверхностной пленки изучены с помощью численного моделирования. Показано, как изменение напряженности магнитного поля влияет на течение металлического расплава при различных частотах. Установлено, что на разных частотах изменение напряженности поля приводит к затухающим осцилляциям в поле скоростей. Подробно обсуждаются причины этих осцилляций. Рассмотрены нагружение и разрушение тонких пленок при движении расплава. Выявлены механизмы, ответственные за первичное разрушение исходной пленки и ее фрагментов. Исследован разрыв квазистабильной пленки на разных частотах. Показано, что результат воздействия на состояние пленки с увеличением напряженности магнитного поля зависит от частоты поля. Найден диапазон частот, в котором поверхностная пленка достаточно прочна, чтобы предотвратить интенсификацию течения расплава при увеличении напряженности магнитного поля. Этот эффект обеспечивает стабильность пленки
Автор:  И. Л. Никулин, В. А. Демин, С. А. Никулина
Ключевые слова:  индукционная плавка, очистка поверхности, нестационарное течение, вынужденная конвекция, сила Лоренца, напряженно-деформированное состояние, разрыв пленки
Стр:  1281

МЕТОД УЛЬТРАЗВУКОВОГО КАВИТАЦИОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ
Предложен метод ультразвукового кавитационного распыления жидкости, обеспечивающий увеличенную производительность распыла и меньшие размеры капель по сравнению с известными способами. В основе предложенного метода лежит формирование кавитационных пузырьков в жидкости, находящейся под давлением, под действием ультразвуковых колебаний. Разработано математическое описание процесса и выявлены его критические параметры (амплитуда ультразвуковых колебаний и гидравлическое давление), при которых формируются капли минимальных размеров. Для практической реализации метода разработан кавитационный распылитель и исследованы размеры формируемых капель в зависимости от параметров процесса. Разработанный кавитационный распылитель обеспечивает при частоте ультразвуковых колебаний 24.3 кГц и гидравлическом давлении 9 ⋅ 105 Па формирование капель размером не больше 45 мкм. При этом расход жидкости составляет меньше 10 мл/с. Для сравнения, известный способ ультразвукового распыления жидкости на частоте 22–24 кГц и существующие ультразвуковые распылители, действующие на этой же частоте, не позволяют формировать капли размером меньше 100 мкм.
Автор:  А. В. Шалунов, О. Б. Кудряшова, С. А. Терентьев, В. Н. Хмелев
Ключевые слова:  ультразвук, кавитационное распыление, жидкость, дисперсность, капли
Стр:  1294

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА
Часто при создании математических моделей функционирования сложных технических систем можно столкнуться с многоуровневой иерархией и структурой моделей. В такие модели, как правило, входит большое число параметров, характеризующих описываемый процесс. Определение этих параметров порой сопряжено со значительными трудностями или вовсе не представляется возможным. Это обстоятельство обуславливается множеством факторов: начиная от невозможности проведения прямых измерений до сложности практического использования расчетных алгоритмов. В статье приведена разработанная методика определения теплофизических коэффициентов материала, основанная на генетическом методе оптимизации. Генетический метод позволяет построить простой и эффективный алгоритм решения коэффициентной обратной задачи. Также приведены результаты обработки модельного эксперимента по расчету коэффициентов теплоемкости и теплопроводности.
Автор:  А. В. Нетелев, И. А. Борисенко, М. О. Ивашиненко
Ключевые слова:  расчет теплофизических характеристик, генетическая оптимизация, коэффициент- ная обратная задача, функционал невязки
Стр:  1303

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ НЕСТАЦИОНАРНОГО НАГРЕВА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ТЕПЛООБМЕНА. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для космической техники всегда были характерны конструкции, работающие в условиях интенсивных, часто экстремальных тепловых воздействий, поскольку общая тенденция развития техники связана с увеличением числа ответственных теплонагруженных технических объектов, с ужесточением условий их теплового нагружения при одновременном повышении надежности и ресурса, снижении материалоемкости. Для космических аппаратов, движущихся в атмосфере планет, обеспечение тепловых режимов является одним из важнейших вопросов проектирования и разработки. В конструкциях тепловой защиты современных объектов космической техники широко используются высокопористые теплоизоляционные материалы с низкой теплопроводностью. Эти материалы, как правило, имеют структуру с открытыми порами. Это приводит к тому, что теплофизические свойства этих материалов существенно зависят от давления газа среды, в которой работают теплозащитные конструкции на их основе. Также можно заметить, что по мере увеличения давления окружающей среды наблюдается более интенсивный рост коэффициента теплопроводности. Общей целью данной работы является разработка комплекса экспериментальных и математических средств системы идентификации свойств высокопористых материалов, функционирующих в условиях не только изменяющихся тепловых нагрузок, но и переменного давления. Данная часть работы посвящена экспериментальному исследованию подобных материалов
Автор:  О. М. Алифанов, С. А. Будник, А. В. Ненарокомов, Д. М. Титов
Ключевые слова:  высокопористые материалы, обратные задачи теплопереноса, метод итерационной регуляризации, термовакуумные испытания, измерения температуры, переменное давление
Стр:  1312

СОПРЯЖЕННЫЙ ТЕПЛОПЕРЕНОС МЕЖДУ ДВУМЯ ПЛАСТИНАМИ С АНИЗОТРОПИЕЙ ОБЩЕГО ВИДА
Впервые сформулировано и получено новое аналитическое решение второй начально-краевой задачи о сопряженном теплопереносе между двумя пластинами с анизотропией общего вида в обеих пластинах. Общность анизотропии означает не только наличие ненулевых компонент тензоров теплопроводности пластин, но и различные ориентации главных осей тензоров теплопроводности, причем внедиагональные коэффициенты тензора теплопроводности могут иметь произвольные знаки. Поскольку дифференциаль- ные уравнения анизотропной теплопроводности в обеих пластинах содержат смешанные производные температуры по пространственным переменным, граничные условия сопряжения включают все компо- ненты градиента температуры, даже если граница является плоской. По этой причине для решения урав- нений со смешанными производными не годится использовать метод разделения переменных, поэтому приходится использовать методы интегральных преобразований Фурье и Лапласа, соответственно, по пространственным переменным и по времени. При этом в трансформантах Фурье в слагаемых в диф- ференциальных уравнениях теплопроводности, содержащих смешанные производные, возникают мнимые коэффициенты при внедиагональных коэффициентах тензора теплопроводности
Автор:  В. Ф. Формалев
Ключевые слова:  анизотропия общего вида, компоненты тензора теплопроводности, главные оси, температура, теплоемкость, теплопроводность, условия сопряжения, сопряженный теплоперенос.
Стр:  1322

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО ПОДОБИЯ ИНТЕНСИФИЦИРОВАННЫХ СВОБОДНОКОНВЕКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ВОЗДУХООХЛАЖДАЕМЫХ ПУЧКАХ КРУГЛОРЕБРИСТЫХ ТРУБ
 Представлены экспериментальные исследования свободно-конвективного теплообмена двухрядных пучков биметаллических труб со спиральными накатными алюминиевыми ребрами к вертикальным по- токам воздуха, создаваемым вытяжной шахтой высотой 0.52 м с регулируемым проходным сечением 0.0087–0.1185 м². Шахматная компоновка пучков осуществлялась с межтрубным шагом S1 = 70 мм из четырех труб в поперечном ряду пучка. По данным измерений вычисляли средний приведенный коэффициент теплоотдачи пучка, который составил величину от 1.26 до 3.84 Вт/(м² ⋅ ^oС) при числах Релея (20–163) ⋅ 10³. Обнаружено, что применение необогреваемых полутрубок в модели оребренного пучка с вытяжной шах- той может приводить к существенному нарушению физического подобия эксперимента. Причем значение этого эффекта растет с увеличением расхода потока воздуха через пучок, т. е. при больших значениях чисел Релея (Ra > 30 000) и оптимальных значениях коэффициента сужения площади выходного отверстия. Для обеспечения физического подобия эксперимента рекомендуется в модели оребренного пучка с вытяжной шахтой использовать обогреваемые полутрубки или обеспечить в поперечном ряду пучка не менее шести труб.
Автор:  А. Б. Сухоцкий, Е. С. Данильчик, Г. С. Маршалова, Д. В. Островская
Ключевые слова:  физическое подобие, воздухоохлаждаемый пучок ребристых труб, свободно-конвек- тивный теплообмен, вытяжная шахта
Стр:  1330

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ТРУБ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА
Для исследования коррозионного процесса и образования накипи разработан экспериментальный стенд силикатных и латунных труб типа теплообменника "труба в трубе". Экспериментальные исследования показали, что скорости коррозий силикатных покрытий теплообменных труб возрастают линейно с уве- личением скоростей движения морской воды. Установлено, что скорости коррозии силикатных покрытий теплообменных труб не превышают 0.020 г/(м² ⋅ сут). При длительных испытаниях силикатных покры- тий труб на поверхностях покрытий образуются незначительные отложения накипи, толщина кото- рых находится в пределах 0.14–0.23 мм, в то время как на металлических поверхностях труб образуется прочный слой накипи и продуктов коррозии с толщиной 1.24–1.98 мм. Проведенные исследования показали, что в силикатных покрытиях теплообменных труб повышение коэффициента теплопередачи составляет примерно 12–25% в зависимости от условий эксплуатации и технологического режима аппарата
Автор:  Н. Ю. Ибрагимов, Э. Н. Ибрагимли
Ключевые слова:  теплообменные трубы, повышение эффективности, силикатные покрытия, ско- рость коррозии, отложения накипи, толщина покрытия, коэффициент теплопередачи, технологический режим, условия эксплуатации аппарата
Стр:  1337

ПРИБЛИЖЕННО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ТЕПЛООТВОДА ОТ СФЕРИЧЕСКОГО ТЕЛА В ГРУНТЕ
Регулирование теплового режима почвы в теплицах приобретает особую актуальность в свете необ- ходимости отвода избыточного низкопотенциального тепла объектов теплоэнергетики. В работе раз- работана методика аналитического расчета отвода тепла от сферы, погруженной в грунт теплицы. На основе расчета построены зависимости удельного теплового потока при изменении следующих па- раметров: температуры окружающей среды и поверхности грунта, глубины расположения и диаметра сферического тела, коэффициента теплоотдачи от поверхности грунта к воздуху, коэффициента тепло- проводности грунта. Данная математическая модель может быть использована для прогнозирования температурного режима почвы при ее внутрипочвенном обогреве
Автор:  М. О. Уткин, Н. Д. Якимов, В. В. Харьков, Г. Р. Бадретдинова, А. В. Дмитриев
Ключевые слова:  математическая модель, тепловой режим, внутрипочвенный обогрев, теплица
Стр:  1344

ОПТИМАЛЬНОСТЬ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ С ГРАДИЕНТОМ УПРАВЛЕНИЯ В КОЭФФИЦИЕНТАХ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
Рассмотрена задача оптимального управления с градиентом управляющего фактора в коэффициентах стационарного уравнения теплопроводности второго порядка. Найдено необходимое условие оптималь- ности для решения этой задачи, дано применение полученных результатов к задаче управления границей области. Приведен пример неустойчивости рассмотренной задачи и изложен итеративный алгоритм регуляризации ее решения
Автор:  Р. А. Гамидов, М. А. Mусаева
Ключевые слова:  оптимальное управление, стационарное уравнение теплопроводности второго порядка, необходимое условие оптимальности, управление границей области, некорректные задачи
Стр:  1352

К МЕТОДАМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ "ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА–ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР–НАГРУЗКА (ПОТРЕБИТЕЛЬ)"
Рассматриваются два известных способа моделирования двигателя Стирлинга со свободным порш- нем: в первом влияние электрического генератора учитывается как простая сила трения в механике, во втором генератор и его электрическая нагрузка в явном виде включаются в модель. Вопреки сложившимся представлениям полученные результаты отличаются даже при установившемся режиме работы двига- теля с одинаковыми частотами. Для надежного проектирования системы "двигатель Стирлинга–элек- трогенератор–нагрузка (потребитель)" необходимо использовать выражение для силы "трения", завися- щей от электрического тока; т. е. моделирование источника тока и нагрузки обязательно, тем самым появляется возможность учитывать их обратное влияние на работу двигателя. Это принципиально важ- но, поскольку часто на практике мощность потребителя сравнима с мощностью двигателя Стирлинга
Автор:  К. О. Сабденов, M. Ерзада
Ключевые слова:  двигатель Стирлинга, производство электроэнергии, распределенная генерация, ко- эффициент полезного действия
Стр:  1361

МЕТОД ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОРТОТРОПНОГО ТЕНЗОРА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ УГЛЕПЛАСТИКА 55G КАК ФУНКЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ
Представлен алгоритм параметрической идентификации тепломеханических характеристик углепластика 55G в циклическом одноступенчатом криостате при его захолаживании до 2.6 K, предназначенный для моделирования влияния факторов космического пространства на его теплофизические характеристики.
Автор:  Н. О. Борщев, М. И. Лосев, Л. А. Федосеев, И. А. Беляев
Ключевые слова:  обратная задача теплопроводности, метод итерационной регуляризации, криогенная температура, ортотропный тензор
Стр:  1371

FORCED CONVECTION HEAT TRANSFER OF COBALT NANOFLUID IN A GLYCEROL–WATER BASE MIXTURE
Heat-transmitting equipment is subject to growing operating temperatures and heat transfer rates, which leads to the development of a nanofluid as an alternative. The forced convection heat transfer coefficient (h_n) and friction factor (f_n) of cobalt (Co) nanofluid in the glycerol–water (G/W) blends are reported in this work. A two-step procedure is used to produce a co-nanofluid of 0.18% maximum volume concentration in an optimal mix of 30% glycerol and 70% water, and an experimental setup is constructed. The test segment is a simple circular copper pipe operating under constant heat flux boundary conditions. The properties, concentration, and flow rate — all affect heat transfer in nanofluids; the h_n and f_n of the nanofluid were higher than those of the basic fluid. At a 0.18% volume fraction and similar Reynolds number, the maximum increase in h_n and f_n was 43.6% and 35.2%, respectively
Автор:  T. Rajendra Prasad, K. Rama Krishna, K. V. Sharma, Nagesh Mantravadi, P. H. V. Sesha Talpa Sai
Ключевые слова:  nanofluid, glycerol–water mixture, heat transfer coefficient, friction factor
Стр:  1386

COMPREHENSIVE STUDY OF THE BIOCONVECTIVE FLOW OF A HYBRID NANOFLUID WITH GYROTACTIC MICROORGANISMS IN A SOLAR COLLECTOR
The three-dimensional flow of a hybrid nanofluid, including gyrotactic microorganisms, in a solar collector was investigated for the purpose of improving its performance. The mathematical model of this flow was rearranged with the use of the group transformation method into the model defined by ordinary differential equations. According to the novel findings, the system of ordinary differential equations and the entropy generation were investigated for the two values of the power-law index of the nanofluid: n = 2 and n ≠ 2. The influence of the parameters of the hybrid nanofluid flow on its characteristics was analyzed on the basis of the graphs constructed. The two outputs of the entropy generation were determined from the corresponding graphs for two different values of the power-law index of the nanofluid. The numerical results obtained were compared with the analogous results of previous works published. It was established that the velocity of flow of a hybrid nanofluid is strongly dependent on its power-law index. Moreover, the percentage of increasing the Nusselt number of this nanofluid flow was predicted to be 28.18% for the Prandtl number changing within the range (4 ≤ Pr ≤ 6)
Автор:  A. S. Rashed, T. A. Mahmoud, A. E. Kabeel, and S. M. Mabrouk
Ключевые слова:  bioconvection, entropy generation, inclined configuration, group method, power-law index
Стр:  1396

О ТЕМПЕРАТУРНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ РЕАКТОРА С ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИМ КИПЯЩИМ СЛОЕМ: РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ С УЧЕТОМ ДЖОУЛЕВЫХ ТЕПЛОВЫХ ИСТОЧНИКОВ
Расчет температурного поля в лабораторном реакторе с прямым электрическим нагревом кипящего слоя, предназначенном для синтеза и термообработки металлокерамических и углеграфитовых материалов, показал наличие больших перепадов температуры. Максимальная разность температур в рабочей зоне реактора диаметром ≈100 мм может достигать 450^oС при номинальной температуре 1400–1500^oС. Такая неоднородность нехарактерна для стандартных кипящих слоев, нагреваемых с помощью сторон- него нагревателя. Проблема неоднородности температурного поля в реакторе с прямым электрическим нагревом связана со значительной локализацией плотности тока и тепловыделений. Проанализирована зависимость температурного перепада от положения центрального электрода. Предложены меры по улучшению однородности температурного поля в электротермическом кипящем слое
Автор:  О. С. Рабинович, А. И. Малиновский, А. А. Михайлов
Ключевые слова:  электротермический кипящий слой, синтез и термообработка материалов, электри- ческий нагрев, температурное поле, однородность, гетерогенная система, моделирование
Стр:  1408

ОБРАЗОВАНИЕ ОКСИДОВ АЗОТА В ДВУХКАМЕРНОЙ ЦИКЛОННО-СЛОЕВОЙ ТОПКЕ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ ПРИ СЖИГАНИИ БИОТОПЛИВНЫХ ПЕЛЛЕТ
Выполнено численное моделирование образования монооксида азота в циклонно-слоевой топке с кипя- щим слоем при сжигании древесных пеллет для двух температурных режимов работы топки. Получено удовлетворительное согласование между расчетными и экспериментальными зависимостями концентра- ций монооксида азота от коэффициента избытка воздуха в уходящих газах
Автор:  Е. А. Пицуха, Ю. С. Теплицкий, Э. К. Бучилко, В. А. Дубина
Ключевые слова:  циклонно-слоевая топка, кипящий слой, оксиды азота, численное моделирование, твердое биотопливо, прекурсоры монооксида азота
Стр:  1415

ПОЛЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ТРАССЕРА В ПЛАСТЕ С ТРЕЩИНОЙ ГИДРОРАЗРЫВА
Представлены результаты по развитию математической модели конвективной эволюции метки трассера в природных коллекторах с трещиной гидроразрыва с учетом утечек из трещины в пласт. Для построения поля давления применительно к двухмерным задачам развит квазистационарный метод, ис- пользующий идею последовательной смены стационарных состояний. Для нахождения размеров зоны воз- мущений давления в пористой среде, вызванной закачкой трассера в трещину, использован закон сохра- нения массы. Установлены зависимости скорости движения метки трассера в трещине гидроразрыва и окружающей пористой среде от параметров пласта и скважины. Построены зависимости передней и задней границ и длины метки в трещине и окружающей пористой среде от коллекторских параметров пласта и времени. Определены формулы для вычисления простран- ственно-временных распределений концентрации трассера в пласте с трещиной. На основе анализа тео- рии установлены закономерности формирования сателлитных меток, генерируемых движением трассера в трещине. Показано, что в низкопроницаемых коллекторах протяженность сателлитной метки значи- тельно меньше ее размеров в трещине.
Автор:  А. И. Филиппов, А. Я. Давлетбаев, Р. Р. Гареев
Ключевые слова:  математическая модель, конвекция, метка трассера, поле концентрации, уравнение неразрывности, пористая среда, трещина гидроразрыва
Стр:  1425

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ТРЕЩИНОВАТО-ПОРИСТОГО ПЛАСТА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТЕРМОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СКВАЖИН
Разработаны математическая модель неизотермической фильтрации жидкости к вертикальной скважине в трещиновато-пористом пласте на основе континуального подхода и вычислительный алгоритм интерпретации результатов термогидродинамических исследований вертикальных скважин. Приведены результаты тестовых расчетов с использованием предложенных модели и алгоритма оценки фильтрационных и теплофизических параметров пласта и призабойной зоны по данным замеров давления и температуры на забое скважины после ее пуска
Автор:  М. Н. Шамсиев, М. Х. Хайруллин, П. Е. Морозов, В. Р. Гадильшина, А. И. Абдуллин
Ключевые слова:  трещиновато-пористый пласт, призабойная зона, термогидродинамические иссле- дования, обратная задача
Стр:  1435

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТОВ ПРИРОДНОГО И УГЛЕКИСЛОГО ГАЗОВ ПРИ ИХ НАГНЕТАНИИ В ПОДМЕРЗЛОТНЫЙ ВОДОНАСЫЩЕННЫЙ ПЛАСТ
Приведены результаты вычислительного эксперимента, направленного на получение критериев выбора геологических структур для создания подземного хранилища природного газа и захоронения углекислого газа в гидратном состоянии в подмерзлотных водоносных горизонтах. Представлена математическая модель нагнетания газа через одиночную скважину в горизонтальный водонасыщенный пласт под мно- голетнемерзлыми горными породами, в которой учтены все основные физические и термодинамические особенности процесса гидратообразования. Проведено сравнение результатов расчета динамик распре- деления температуры, давления, водонасыщенности и гидратонасыщенности. Рассмотрены примеры численного расчета нагнетания газов в пласт с начальной водонасыщенностью 0.9, пористостью 0.15, проницаемостью 8 ⋅ 10–13 м2. Варьируемыми параметрами являются объемный расход нагнетаемого газа и равновесные условия гидратообразования. Показано влияние равновесных условий гидратообразования на основной показатель эффективности процесса — гидратонасыщенность создаваемого хранилища. Для проведения вычислительных экспериментов использованы результаты лабораторных экспериментов по определению равновесных условий образования гидратов природного и углекислого газов в пористых сре- дах и в водных растворах, имитирующих пластовые воды подмерзлотных горизонтов. Выявлено, что для создания подземного хранилища следует предпочтительнее выбирать пласт с гидрокарбонатно-натрие- вым типом вод, а не с пресной водой.
Автор:  И. И. Рожин, Г. И. Иванов
Ключевые слова:  подземное газохранилище, природный газ, углекислый газ, газовый гидрат, гидрато- образование, многофазная неизотермическая фильтрация, вычислительный эксперимент
Стр:  1442

МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ПРИ ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ В СКВАЖИНЕ С ТРЕЩИНОЙ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА
В работе представлены результаты численных исследований нелинейной фильтрации высоковязкой нефти в элементе системы разработки с четырьмя скважинами с трещинами гидроразрыва пласта. В одной из скважин осуществляется добыча нагретой нефти при поэтапном высокочастотном электро- магнитном воздействии на пласт, а в остальных скважинах — добыча "холодной" высоковязкой нефти. Моделирование распределения давления и температуры в системе "скважины–трещины–пласт" выпол- нено при различных перепадах давления между скважиной и пластом, при различных значениях начального градиента давления. Технология с поэтапным тепловым воздействием сопоставлялась со случаем посто- янной "холодной" добычей высоковязкой нефти
Автор:  З. С. Мухаметова, А. Я. Давлетбаев, Л. А. Ковалёва
Ключевые слова:  трещина гидроразрыва пласта, высоковязкая нефть, нелинейная фильтрация, высо- кочастотное электромагнитное поле
Стр:  1453

ОЦЕНКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ЕМКОСТНОГО ВЛАГОМЕРА
Рассмотрены основные способы измерения влажности в зерноперерабатывающией промышленности. Выявлены основные источники погрешностей предложенного цифрового влагомера зерна. Дана оценка инструментальной погрешности измерительной части влагомера.
Автор:  Р. Р. Кулуев
Ключевые слова:  влажность, погрешность, зерно, сушка
Стр:  1464

ДВУХЧАСТОТНОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОАГУЛЯЦИИ ЧАСТИЦ ПРИ ОСАЖДЕНИИ ДЫМА
Исследована проблема повышения эффективности осаждения дыма при воздействии на его части- цы ультразвуковых колебаний. Представлены результаты исследований влияния на осаждение дыма акустических колебаний, формируемых двумя ультразвуковыми излучателями, работающими на близких частотах, в сравнении с воздействием двух излучателей на одной частоте. Установлена возможность существенного повышения эффективности осаждения дыма под воздействием двух излучателей, работа- ющих на близких частотах, в сравнении с воздействием двух излучателей, работающих на одной частоте. Двухчастотное воздействие на дым обеспечило не только формирование агломератов дымовых частиц вдоль направления распространения ультразвуковых колебаний, но и дальнейшее объединение агломератов в процессе их вращательного движения под действием низкочастотных колебаний (биений), возникающих за счет взаимодействия ультразвуковых колебаний различных частот. Достоинством осаждения дыма под двухчастотным воздействием следует считать снижение энергетических затрат на процесс коагу- ляции дыма по сравнению с другими методами его осаждения
Автор:  В. Н. Хмелев, А. В. Шалунов, С. Н. Цыганок, П. Д. Данилов
Ключевые слова:  дым, осаждение, ультразвуковые колебания, ультразвуковое воздействие, агломера- ция, коагуляция, дисковый излучатель, звуковое давление, пьезоэлектрическая ультразвуковая колебательная система
Стр:  1470

СИНТЕЗ БОРИДОВ МОЛИБДЕНА ВОЗДЕЙСТВИЕМ ДУГОВОГО РАЗРЯДА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ВОЗДУХЕ
Впервые описан способ получения кристаллических фаз борида молибдена путем воздействия дугово- го разряда переменного тока на исходную смесь, содержащую порошки молибдена и бора, в открытой воздушной среде при атмосферном давлении. В работе исследованы зависимости влияния режимных па- раметров оригинального дугового реактора, таких как сила тока источника питания и длительность поддержания дугового разряда, на фазовый состав продукта синтеза. Установлено, что при обработке исходной смеси, содержащей порошки молибдена и бора в атомном соотношении Mo/B = 1/15, атмос- ферным дуговым разрядом переменного тока в течение 50 с при силе тока 300 А обеспечивается полная переработка исходных компонентов с образованием борида молибдена. Зафиксировано формирование сле- дующих кристаллических фаз борида молибдена: Mo₂B, α-МоВ, МоВ₂, Мо₂В₅. Полученные результаты позволяют расширить область применения безвакуумного электродугового метода.
Автор:  Ю. З. Васильева, Ю. А. Некля, М. Ю. Сперанский, А. Я. Пак
Ключевые слова:  безвакуумный метод, дуговой разряд, переменный ток, борид молибдена.
Стр:  1479

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ