ТОМ 83, №5


ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ИСПАРЕНИЯ КАПЕЛЬ ЖИДКОСТИ
Представлены результаты экспериментальных и численных исследований нестационарного процесса испарения капель чистых жидкостей в сухой воздух при вариациях начальной температуры капли, температуры газовой среды и относительной скорости обтекания. Проанализированы области применения известных законов изменения размера испаряющейся капли во времени в зависимости от термогазодинамических условий и теплофизических свойств жидкой и газовой фаз.
Автор:  В. И. Терехов, В. В. Терехов, Н. Е. Шишкин, К. Ч. Би
Ключевые слова:  испарение капель, бинарные жидкости, фазовый переход, тепло- и массообмен.
Стр:  829

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОПОДГОТОВКИ И ГОРЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ЧАСТИЦЫ. I. СТАДИЯ ПРОГРЕВА
Осуществлено математическое моделирование термоподготовки и последующего горения угольной частицы как многостадийного процесса. Расчет основных параметров последовательных стадий этого процесса: прогрев частиц; их сушка; выход летучих веществ, их воспламенение и горение; выгорание коксового остатка проведен по приближенно-аналитическим зависимостям. Выполнен детальный параметрический анализ влияния физических и режимных характеристик процесса на закономерности сжигания угольной частицы (на примере угля из Шивэ-Овооского месторождения Монголии). Определены условия эффективного сжигания одиночной угольной частицы как главного элемента всего топочного процесса.
Автор:  Х. Энхжаргал, В. В. Саломатов
Ключевые слова:  уголь, горение, прогрев, сушка, сжигание, коксовый остаток, математическая модель.
Стр:  837

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ ПАРАМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ, ОСЕДАЮЩИХ В ВЫСОКОГРАДИЕНТНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ КОРОТКОГО НАМАГНИЧЕННОГО ЦИЛИНДРА
Изучено движение диа- и парамагнитных микрочастиц, оседающих в жидкости вблизи вертикального намагниченного цилиндра конечной длины в плоскости, поперечной направлению намагничивания, описано явление пространственного разделения парамагнитных частиц по величине магнитной восприимчивости, выполнено сравнение эффективности разделения парамагнитных частиц в полях короткого цилиндра и шара.
Автор:  А. М. Жолудь
Ключевые слова:  парамагнитные микрочастицы, магнитофорез, высокоградиентная магнитная сепарация.
Стр:  847

ОСАЖДЕНИЕ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ КАНАЛАХ ИЗ ИЗОТРОПНОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА
Предложены уравнения для скорости турбулентного осаждения аэрозольных частиц в вертикальных трубах. Отмечено, что скорость осаждения частиц определяется гравитационной составляющей и турбулентной диффузией. Определена толщина слоя отложений и ее влияние на основные характеристики турбулентного потока. Полученные результаты сравниваются с имеющимися экспериментальными значениями скорости осаждения частиц в вертикальных трубах.
Автор:  Г. И. Келбалиев, З. И. Ибрагимов, Р. К. Касимова
Ключевые слова:  осаждение, аэрозольные частицы, турбулентная диффузия, масштаб турбулентности, энергия диссипации, коэффициент сопротивления, толщина отложений, коэффициент корреляции.
Стр:  853

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ И АДСОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ УГЛЕВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Выполнены теоретические и экспериментальные исследования пористой структуры и адсорбционных свойств активированных углеродных волокнистых материалов и гранулированного активированного угля по отношению к парам бензола, толуола, этилацетата, изобутанола и ацетона. Определены параметры пористой структуры адсорбентов по адсорбции ими стандартного вещества - бензола, которые были использованы для расчета их адсорбционных характеристик по отношению к исследованным органическим растворителям. Было получено удовлетворительное соответствие между расчетными и экспериментальными характеристиками для всех исследованных адсорбтивов. Установлена зависимость адсорбционных свойств активированных углеродных волокнистых адсорбентов и гранулированного активированного угля от объема и размера адсорбирующих пор, а также от поляризуемости молекул адсорбтива.
Автор:  А. Ф. Долидович, Г. С. Ахремкова
Ключевые слова:  адсорбция, гранулированный активированный уголь, активированное углеродное волокно, парообразное летучее органическое вещество, изотерма.
Стр:  861

РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ ПРОЦЕССОВ КОНВЕКТИВНО- ДИФФУЗИОННОГО ПЕРЕНОСА ВОДОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Разработаны и протестированы расчетные схемы для одномерного уравнения конвективно-диффузионного переноса водорастворимых соединений, обеспечивающие удовлетворительные для практических целей результаты при различных формах начального профиля концентраций и соотношениях параметров конвективно-диффузионного переноса.
Автор:  Г. П. Бровка, И. Н. Дорожок, С. Н. Иванов
Ключевые слова:  конвекция, диффузия, водорастворимые соединения, расчетная схема, численная дисперсия.
Стр:  866

ТЕПЛОВОЙ КРИЗИС В ПОЛЕ ТЕЧЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ИЛИ СФЕРИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА
В рамках уравнений Эйлера в приближении идеального совершенного газа сопоставлены варианты физического явления теплового кризиса в поле стационарного цилиндрического источника и сферического источника.
Автор:  А. Н. Кучеров
Ключевые слова:  газ, источник, сток, подвод энергии, плотность, давление, скорость, число Маха, запирание потока, тепловой кризис.
Стр:  873

РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОБОДНО-КОНВЕКТИВНЫХ СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ
Представлены результаты математического моделирования полностью развитых плоских свободно-конвективных струйных течений. Решение находится в рамках модели ламинарного пограничного слоя в приближении Буссинеска с использованием метода сращиваемых асимптотических разложений. Построены аналитические зависимости основных характеристик струйного потока от числа Прандтля ипараметра плотности.
Автор:  О. Г. Мартыненко, В. Н. Коровкин
Ключевые слова:  вертикальные плоские струйные течения, свободно-конвективный теплообмен, ламинарный режим, математическое моделирование.
Стр:  878

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СКОРОСТИ ОПУСКАНИЯ НИЖНЕЙ ГРАНИЦЫ ПРИПОТОЛОЧНОГО ГАЗОВОГО СЛОЯ ПРИ ПОЖАРЕ В АТРИУМЕ
Представлены результаты расчета динамики опускания нижней границы припотолочного газового слоя в модельном атриуме с использованием различных зонных подходов и полевой модели. Проведено сравнение с экспериментальными данными. Показано, что при использовании зонной математической модели необходимо учитывать форму конвективной колонки, образующейся над источником горения. Отмечено, что применение приближения неограниченной свобод- но-конвективной струи для описания параметров конвективной колонки не отражает реальную термогазодинамическую картину развития пожара (в первую очередь влияние перекрытия атриума) и может привести как к недооценке, так и переоценке пожарной опасности атриумов.
Автор:  С. В. Пузач, Нгуен Тхань Хай
Ключевые слова:  пожар, атриум, припотолочный газовый слой, тепломассообмен, термогазодинамика, полевая математическая модель, зонная математическая модель, конвективная колонка, горение, свободно-конвективная струя.
Стр:  885

ЛИНЕЙНЫЙ АНАЛИЗ ЕСТЕСТВЕННО-КОНВЕКТИВНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТВОРА БИНАРНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА В ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКЕ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
Исследовано влияние кинетики электродной реакции на критическое число Рэлея для раствора бинарного электролита, находящегося между плоскими горизонтальными электродами. В качестве математической модели использованы уравнения движения несжимаемой вязкой жидкости в приближении Буссинеска и уравнения материального баланса с условием электронейтральности. Получены аналитическое и численное решения линейной задачи устойчивости. Изучено влияние кинетических параметров электродной реакции (плотность тока обмена, число переноса катионов) и транспортных свойств раствора на критическое значение числа Рэлея.
Автор:  В. М. Волгин, А. Д. Давыдов, А. В. Жуков
Ключевые слова:  естественная конвекция, конвективная неустойчивость, бинарный электролит, электрохимическая ячейка.
Стр:  892

СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЯХ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ
Результаты моделирования естественной турбулентной конвекции в квадратной воздушной полости с размерами 0.75 x 0.75 м с изотермическими вертикальными и высокотеплопроводными горизонтальными стенками сравниваются с данными эксперимента, полученными для этой полости при числе Рэлея 1.58 x 109. При проведении численных исследований использовалась двумерная низкотурбулентная двухпараметрическая k - модель, известная как низкорейнольдсовая k - турбулентная модель. Результаты исследований представлены для распределений компонент скорости, температуры, локальных и средних значений числа Нуссельта. Модель использована также при расчете вынужденной турбулентной конвекции в низкоскоростном канале с обратной ступенькой. Результаты моделирования сравниваются с экспериментальными данными теплообмена в турбулентном отрывном течении после ступеньки. В обоих случаях получено удовлетворительное соответствие измеренных величин со значениями, прогнозируемыми k - -турбулентной моделью.
Автор:  А. И. Фомичев
Ключевые слова:  конвективный теплообмен, низкорейнольдсовая турбулентная модель, естественная и вынужденная конвекция.
Стр:  907

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ В ДВУХСЛОЙНЫХ ЖИДКИХ СИСТЕМАХ В УСЛОВИЯХ МИКРОТЯЖЕСТИ
Проведено численное исследование роста кристаллов в условиях невесомости с использованием слоя дополнительной жидкости для безампульного варианта зонной плавки (плавающей зоны). Процесс кристаллизации изучался как без воздействия магнитного поля, так и со статическим магнитным полем при двух направлениях вектора напряженности. Проведена классификация структуры течения в зависимости от преобладания термокапиллярного эффекта на свободной поверхности или на границе раздела жидкостей. Исследована радиальная макросегрегация примеси для указанных методов выращивания кристаллов с несколькими комбинациями физических параметров жидкостей. Определены зависимости радиальной макросегрегации примеси от режимов течения, интенсивности и направления магнитного поля. Показано, что наибольший эффект снижения макросегрегации легирующей примеси достигается для течений с преобладанием термокапиллярного эффекта на свободной внешней границе жидкой двухслойной системы при определенной интенсивности магнитного поля.
Автор:  А. И. Феонычев
Ключевые слова:  механика жидкости, рост кристаллов, инкапсуляция, сегрегация примеси, магнитное поле.
Стр:  917

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ШАХТНОГО ВЕНТИЛЯТОРА ВСТРЕЧНОГО ВРАЩЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА FLUENT
Проведено математическое моделирование процессов, протекающих в проточной части осевого вентилятора встречного вращения, с помощью программного комплекса Fluent. Получены распределения газодинамических параметров, характеризующих основные закономерности исследуемого процесса, таких как скорость потока воздуха, массовый расход, давление воздушного потока, выявлены застойные зоны конструкции. Показана возможность использования математического моделирования для виртуальных (находящихся на стадии разработки) моделей вентиляторов, которые далее воплощаются в реальные объекты. Экспериментальные данные сопоставлены с результатами численного моделирования.
Автор:  Е. И. Гурина
Ключевые слова:  математическое моделирование, конечно-разностная сетка, осевой вентилятор, аэродинамические характеристики.
Стр:  924

AXIAL-THRUST RESPONSES DUE TO GAS TURBINE'S ROTOR BLADE DISTORTIONS
The axial thrust imposed on the shaft of a gas turbine depends upon its rotor blade inlet inclination to the turbine's axial direction: this inclination can change due to the distortions resulting from fouling, aging, tip rubbing, erosion, thermal fatigue cracks, and corrosion. Relevant influential parameters for an operational gas turbine were measured. Theoretical predictions for the behavior of the same turbine were obtained from computer simulations. The results of both measurements and theoretical predictions were compared and showed qualitative correspondence. The rotor blade profile distortions result in significant increases in the axial thrust on the compressor, which adversely affects the gas turbine's thermodynamic performance, reliability, and operational life.
Автор:  B. T. Lebele-Alawa
Ключевые слова:  gas turbine, compressor, rotor blade, axial thrust, vibration.
Стр:  930

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В МАГНИТНОЙ ГИДРОДИНАМИКЕ С УЧЕТОМ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА (РЕШЕНИЯ ТИПА БЕГУЩИХ ВОЛН)
Методом бегущих волн исследуется решение уравнений магнитной гидродинамики для сред с бесконечной электропроводностью и переносом тепла при релаксации теплового потока. Определяются характеристики рассматриваемой системы гиперболических уравнений. С помощью теории обобщенных решений квазилинейных уравнений первого порядка доказывается устойчивость сильных разрывов магнитогидродинамических и тепловых величин.
Автор:  П. П. Волосевич, И. И. Галигузова, В. А. Гасилов, А. Ю. Круковский, Е. И. Леванов, В. А. Марченко
Ключевые слова:  магнитная гидродинамика с учетом теплопереноса, релаксация потока тепла, соотношения на фронте сильного разрыва, устойчивость разрывов магнитогидродинамических и тепловых величин.
Стр:  934

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДВУХОСНООРИЕНТИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК ПО СТЕПЕНИ ИХ ПОПЕРЕЧНОЙ ВЫТЯЖКИ
Разработано выражение, обобщающее три основные геометрические схемы деформирования пленок (аксиальную, планарную и биаксиальную вытяжку), а также все промежуточные схемы. Система количественной идентификации неравномерно двухосноориентированных пленок по степени их поперечной вытяжки прошла проверку на шести различных типах пленок.
Автор:  В. В. Гончаренко, И. О. Микуленок, Д. Г. Швачко, Д. Н. Швед
Ключевые слова:  полимер, пленка, биаксиальная, двухосная вытяжка, ориентация, идентификация.
Стр:  949

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РУЧНОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ ГАЗОПРОВОДЕ. 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Рассмотрены вопросы математического моделирования температурных напряжений в стенке трубы магистрального газопровода при электродуговом заваривании дефектов. Представлены математические модели формирования температур, деформаций и напряжений с учетом фазовых превращений; численная реализация разработанных моделей в виде алгоритмов; компьютерная реализация разработанных алгоритмов в составе пакета прикладных программ; верификация вычислительного комплекса и результаты моделирования.
Автор:  В. И. Байков, И. А. Гишкелюк, А. М. Русь, Т. В. Сидорович, Б. А. Тонконогов
Ключевые слова:  магистральный газопровод, металл, фазовый состав, электродуговая сварка, математическое моделирование, алгоритм, численные методы, температурные напряжения.
Стр:  954

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РУЧНОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ ГАЗОПРОВОДЕ. 2. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТЕНКЕ ТРУБЫ
Проведено численное моделирование воздействия силы тока и расхода газа на глубину проплавления и уровень временных и остаточных напряжений в стенках различной толщины магистрального газопровода при электродуговой сварке несквозных кавернообразных дефектов.
Автор:  В. И. Байков, И. А. Гишкелюк, А. М. Русь, Т. В. Сидорович, Б. А. Тонконогов
Ключевые слова:  математическое моделирование, численное исследование, электродуговая сварка, температурные напряжения, магистральный газопровод, глубина проплавления.
Стр:  965

ВЛИЯНИЕ ПРОЗРАЧНОСТИ НАРУЖНЫХ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ КОНСТРУКЦИЙ
Представлены расчетно-экспериментальный метод и результаты исследования влияния прозрачности наружного теплозащитного покрытия по отношению к солнечному излучению на тепловой режим конструкции космического аппарата в орбитальном полете.
Автор:  Л. Я. Падерин, Б. В. Прусов, О. Д. Токарев
Ключевые слова:  излучательная способность, поглощательная способность, отражательная способность, пропускательная способность, солнечное излучение, инфракрасное излучение, полупрозрачные материалы, терморегулирующие покрытия, тепловой режим.
Стр:  972

АКУСТИЧЕСКИЕ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИНАРНОЙ ЖИДКОЙ СМЕСИ н-ДОДЕКАН + н-ГЕКСАДЕКАН
@ABSTRACT = Методом непосредственного измерения времени прохождения импульса исследована скорость звука в бинарной жидкой смеси н-додекан + н-гексадекан в интервале температур 298-433 К и давлений 0.1-100.1 МПа. Максимальная погрешность измерений составляет 0.1%. Экспериментальные данные по скорости звука для исследованной смеси получены впервые. На основе данных о скорости звука определены плотность, изобарный коэффициент расширения, изобарная и изохорная теплоемкости, изотермический коэффициент сжимаемости смеси трех составов в интервале температур 298-433 К и давлений 0.1-100 МПа. Вычислены коэффициенты уравнения Тейта в указанном интервале параметров. Представлена таблица термодинамических свойств смеси.
Автор:  Т. С. Хасаншин, В. С. Самуйлов, А. П. Щемелев, Ф. М. Мосбах
Ключевые слова:  н-додекан, н-гексадекан, бинарные смеси, скорость звука, плотность, теплоемкость, сжимаемость, изобарный коэффициент расширения.
Стр:  979

МЕТОД РАСШИРЕНИЯ ГРАНИЦ ДЛЯ ЗАДАЧ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В ТЕЛАХ ПОДВИЖНОЙ ФОРМЫ
Первая краевая задача теплопроводности решена методом расширения границ на простейшем примере отрезка переменной длины. Аналитическое решение задачи получено для произвольных начальных условий и закона движения границы с помощью быстро сходящихся рядов Фурье. Приведен пример решения задачи для случая, когда левый конец отрезка неподвижный, а правый движется с постоянной скоростью.
Автор:  А. Д. Чернышов
Ключевые слова:  подвижная форма границы, теплопроводность, граничная функция, сходящиеся ряды Фурье.
Стр:  989

STUDY ON THE HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS AND PRESSURE DROP IN CHANNELS WITH ARC-SHAPED WAVY PLATES
The heat transfer characteristics and pressure drop in a channel with arc-shaped wavy plates are presented. The test channel with two opposite wavy plates, whose peaks are in-phase or out-of-phase, are tested under constant wall heat flux conditions. The experiments are made for the Reynolds number and heat flux in the ranges 1500-2500 and 0.5-1.2 kW/m2, respectively. The effects of relevantparameters on the heat transfer characteristics are considered. A turbulent mathematical model is employed to simulate the temperature and velocity distributions. The predicted results are verified by comparing with measured data, and reasonable agreement is obtained. Due to the onset and growth of the recirculation zones, the convective heat transfer in the channel with wavy plates is higher than that with flat plates.
Автор:  Paisarn Naphon
Ключевые слова:  heat transfer enhancement, arc-shaped wavy plate.
Стр:  995

STUDY OF THERMODYNAMIC PROPERTIES OF LIQUID BINARY ALLOYS BY A PSEUDOPOTENTIAL METHOD
On the basis of the Percus-Yevick hard sphere model as a reference system and the Gibbs-Bogoliubov inequality, a thermodynamic perturbation method is applied with the use of the well-known model potential. By applying a variational method, the hard core diameters are found which correspond to a minimum free energy. With this procedure, the thermodynamic properties such as the internal energy, entropy, Helmholtz free energy, entropy of mixing, and heat of mixing are computed for liquid NaK binary systems. The influence of the local field correction functions of Hartree, Taylor, Ichimaru-Utsumi, Farid-Heine-Engel-Robertson, and Sarkar-Sen-Haldar-Roy is also investigated. The computed excess entropy is in agreement with available experimental data in the case of liquid alloys, whereas the agreement for the heat of mixing is poor. This may be due to the sensitivity of the latter to the potential parameters and dielectric function.
Автор:  Aditya M. Vora
Ключевые слова:  pseudopotential method, liquid NaK alloys, Percus-Yevick (PY) hard sphere model, local field correction functions, thermodynamic properties.
Стр:  1004

RESPONSE OF FREQUENCY DOMAIN IN GENERALIZED THERMOELASTICITY WITH TWO TEMPERATURES
The paper is concerned with the time harmonic deformation in a homogeneous isotropic generalized thermoelastic medium with two temperatures. The Hankel transform is employed to solve the boundary-value problem in the frequency domain in the context of two generalized theories of thermoelasticity (Lord and Shulman, Green and Lindsay). The inverse transform integral is evaluated by using the Romberg integration in order to obtain the results in the physical domain. The components of the stresses as well as the temperature and conductive temperature obtained in this manner are computed numerically. The effects of two temperatures are presented graphically.
Автор:  Sachin Kaushal, Rajneesh Kumar, and Aseem Miglani
Ключевые слова:  generalized thermoelasticity, time harmonic, normal point force, conductive temperature, Hankel transform, Romberg integration.
Стр:  1013

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ПРИ РОТАЦИОННОМ ФОРМОВАНИИ
Описаны основные этапы ротационного формования. Особое внимание уделено процессам тепло- и массопереноса, происходящим в течение стадии нагревания. Приведены основные закономерности изменения температуры в течение цикла ротационного формования. Рассмотрены модели движения материала в форме на протяжении указанной выше стадии. Описана кинетика нагревания отдельной сферической частицы.
Автор:  М. М. Ревяко, Е. З. Хрол
Ключевые слова:  ротационное формование, нагревание, теплопередача, порошок, форма, теплопроводность, температура, циркуляция, обрушение, скольжение.
Стр:  1022

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ