ТOM 94, №2


ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДВУХПОТОЧНОГО ТЕПЛООБМЕНА И ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ
Получены условия минимальной необратимости двухпоточного теплообмена для различных форм кинетики. Показано, что из полученных соотношений следует существование границы реализуемости процесса, выведены соотношения для ее расчета. Предложен алгоритм синтеза двухпоточного теплообменника с минимальным коэффициентом теплопередачи при заданной тепловой нагрузке, справедливый для любой кинетики теплообмена. Показано, что полученные результаты дают возможность распределения тепловых нагрузок и коэффициентов теплопередачи между двухпоточными теплообменниками в произвольной системе, для которой суммарное производство энтропии либо суммарный коэффициент теплопередачи минимальны.  
Автор:  А. М. Цирлин, Л. Г. Гагарина
Ключевые слова:  двухпоточный теплообмен, коэффициент теплопередачи, тепловая нагрузка, энтропия
Стр:  277

КОРРЕКЦИЯ СИГНАЛОВ МИКРОБОЛОМЕТРИЧЕСКОЙ МАТРИЦЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕКТОВ.
Бесконтактные методы визуализации температурных полей, основанные на регистрации теплового излучения, широко используются при изучении и контроле тепловых процессов в разных областях человеческой деятельности. Для уменьшения неопределенности измерения температуры цифровой тепловизионной техникой необходимо учитывать ряд факторов, вызывающих отклонение ее показаний от истинных значений. В статье анализируются физические процессы, происходящие при регистрации теплового излучения термографами на основе микроболометрических матриц, и предлагаются способы корректировки регистрируемых сигналов, позволяющие уменьшить неопределенность измерения ими температуры. В первой части статьи рассматриваются конструкция микроболометрических матриц LWIR диапазона спектра, методика проведения градуировки цифровой термографической техники на их основе и необходимые корректировки регистрируемых сигналов, позволяющие правильно интерпретировать получаемые тепловые изображения в широком диапазоне измеряемых температур. Вторая часть статьи посвящена алгоритмам обработки сформированных тепловизионных сигналов, а также способам учета коэффициента теплового излучения контролируемых поверхностей и отраженного от них излучения окружающей среды, использование которых позволяют улучшить достоверность определения температуры.  
Автор:  В. А. Фираго
Ключевые слова:  тепловое излучение, температурные поля, коррекция тепловизионных сигналов, достоверность измерения температурных полей
Стр:  286

ТЕПЛООТДАЧА ПАКЕТА НИЗКОТЕПЛОПРОВОДНЫХ ПЛАСТИН ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ТЕПЛООБМЕНЕ С ХОЛОДНОЙ И ГОРЯЧЕЙ СРЕДАМИ
Описан лабораторный стенд с регенеративным воздухоподогревателем и автоматизированной системой управления и измерения параметров воздушных потоков и насадки, предназначенный для исследования теплоотдачи насадки в виде пакета параллельных пластин в нестационарных условиях. Изложена методика измерения температуры потоков холодного и горячего теплоносителей с учетом инерционности термопар. Разработана математическая модель тепловых процессов в потоках теплоносителей и насадке при циклическом теплообмене с холодным и горячим теплоносителями. Представлены результаты вычислений изменений температур теплоносителей и пластины во времени и по длине пластины. Рассчитаны коэффициенты теплоотдачи боковых поверхностей пластины по известной методике и с использованием разработанной математической модели. Результаты расчетов обобщены уравнением подобия. Выполнена оценка коэффициентов теплоотдачи торцевых поверхностей пластины  
Автор:  Ю. А. Кирсанов, Д. В. Макарушкин, А. Ю. Кирсанов, А. Е. Юдахин
Ключевые слова:  регенеративный воздухоподогреватель, пакет пластин, нестационарные процессы, измерения, температура, теплоотдача
Стр:  301

ПРЯМОЙ МЕТОД РАСЧЕТА НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ В ТЕЛАХ ОСНОВНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ФОРМ
Предлагается одновременное решение однопараметрических задач теплопроводности для многослойных конструкций основных (простых) геометрических форм с использованием прямого (классического) метода исследования процесса теплопереноса. Предполагается наличие внутренних источников тепла в слоях такой конструкции и идеального теплового контакта между слоями при краевых условиях третьего рода на их ограничивающих поверхностях. В связи с этим решается уравнение теплопроводности с параметром, имеющим смысл коэффициента формы тела. В основу схемы решения рассматриваемых задач положены метод редукции, концепция квазипроизводных, современная теория систем линейных дифференциальных уравнений, метод разделения переменных и модифицированный метод собственных функций Фурье. Приведен модельный пример численного расчета температурного поля в пятислойных конструкциях (прямоугольная стенка, полый цилиндр, полый шар).  
Автор:  Р. М. Таций, М. Ф. Стасюк, О. Ю. Пазен
Ключевые слова:  редукция, квазипроизводная, матрица Коши, метод собственных функций, коэффициент формы тела
Стр:  313

КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД РАЗДЕЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ. 3. НЕСТАЦИОНАРНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ В ТЕЛАХ С ГРАНИЧНЫМ УСЛОВИЕМ ПЕРВОГО РОДА
Раскрыта общая идея использования комбинированного метода разделения переменных для решения задач нестационарной теплопроводности в твердых телах канонической формы (пластина, цилиндр, шар) с граничным условием первого рода. Представлены четыре эффективные расчетные схемы определения собственных чисел краевой задачи Штурма–Лиувилля. Предложен оригинальный метод расчета начальных амплитуд, дающий относительно высокую точность их определения. На примере приближенного решения задачи теплопроводности для сплошного цилиндра с граничным условием первого рода наглядно продемонстрирована большая простота и одновременно высокая эффективность комбинированного метода разделения переменных.   
Автор:  В. А. Кот
Ключевые слова:  уравнение теплопроводности, краевая задача, метод разделения переменных, собственные числа, собственные функции, приближенное решение, интегральное соотношение, дифференциальное соотношение.
Стр:  326

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОРЕНИЯ ГАЗОВЗВЕСИ ПОРОШКА БОРА
На основе двухфазной двухскоростной модели реагирующей газодисперсной среды сформулирована математическая модель горения газовзвеси порошка бора. Представлены результаты численного решения задачи. Показано влияние состава газовзвеси: размера, распределения частиц по размерам и массовой концентрации частиц, а также присутствия порошка алюминия во взвеси на видимую и нормальную скорости распространения пламени в газовзвеси. Проведено сравнение результатов расчета с известными экспериментальными и теоретическими данными, показано удовлетворительное согласование результатов расчетов с экспериментальными данными.  
Автор:  А. Ю. Крайнов, Д. А. Крайнов, К. М. Моисеева, В. А. Порязов, А. А. Хакимов
Ключевые слова:  реагирующая газовзвесь, порошки бора и алюминия, скорость горения, математическое моделирование
Стр:  360

ЗАЖИГАНИЕ И ГОРЕНИЕ КРУПНЫХ УГОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В ХОЛОДНЫХ АЗОТНО-КИСЛОРОДНЫХ СМЕСЯХ
Экспериментально исследуется вынужденное воспламенение и последующее горение крупных угольных частиц в холодном воздухе и кислороде. Оценивается критическое значение начальной температуры частицы (температуры зажигания) древесного угля и антрацита. При предварительном нагреве частицы выше температуры зажигания спустя некоторое время наступает квазистационарный режим горения. Для частицы древесного угля в зависимости от ее начальной плотности наблюдается либо существенное изменение плотности, либо ее неизменность в процессе горения в потоке холодного воздуха. Предложена зависимость, позволяющая оценивать критические температуры зажигания в холодных газовых смесях в зависимости от концентрации кислорода и диаметра частицы. Отсутствие зажигания крупной частицы антрацита в воздухе комнатной температуры связано с большим значением энергии активации, чем для частицы древесного угля.  
Автор:  А. С. Черненко, В. В. Калинчак
Ключевые слова:  угольная частица, вынужденное воспламенение, зажигание, горение, холодные газовые смеси, кислород
Стр:  372

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗРУШЕНИЯ ТЕРМОПОРОУПРУГОЙ СРЕДЫ
Работа посвящена разработке математической модели для описания эволюции термопороупругой среды с учетом разрушения. Модель является модификацией трехмерной модели Био с двумя континуумами — пористым деформируемым скелетом и подвижным однофазным флюидом. Система уравнений состоит из фундаментальных законов сохранения массы, импульса и энергии и замыкается термодинамически согласованными определяющими соотношениями. Для вывода определяющих соотношений используется второе начало термодинамики, учитывающее необратимые затраты энергии на образование новой поверхности трещин. Вид определяющих соотношений получен с использованием процедуры Колмана– Нолла, что гарантирует их термодинамическую согласованность. Разрушение среды рассматривается в рамках теории континуального разрушения. Для количественной оценки степени разрушения вводится параметр повреждаемости, который входит во все основные определяющие соотношения и, в частности, влияет на величину упругих модулей. Для определения эволюции параметра повреждаемости используется кинетическое уравнение. Применимость предложенной модели показана на примере расчета, моделирующего закачку теплоносителя в термопороупругую среду  
Автор:  А. С. Меретин, Е. Б. Савенков
Ключевые слова:  термопороупругость, разрушение, термодинамическая согласованность, процедура Колмана–Нолла
Стр:  380

ОСОБЕННОСТИ КРИВЫХ ПРИТОКА И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ТРЕЩИНОВАТО-ПОРИСТЫХ КОЛЛЕКТОРАХ
В представленной работе методами математического и численного анализа исследованы закономерности влияния процессов массообмена между блоками породы и трещинами в трещиновато-пористых средах на вид кривых притока и восстановления давления и их производных по времени. Показано, что кроме традиционно используемого параметра, определяющего соотношение упругоемкостей трещинного пространства и блоков породы, целесообразно учитывать сжимаемость порового и трещинного пространств под действием перепада давлений в блоках и трещинах.         Установлены определяющие параметры процессов массообмена и их влияние на динамику кривых давления, которое проявляется в немонотонности производных кривых восстановления давления по переменной Хорнера. Показано, что асимптотическому выходу на предельное значение этой производной предшествует формирование области минимума производной. Отмечено, что немонотонный характер производных может быть полностью или частично сглажен влиянием ствола скважины, обусловленным сжимаемостью жидкости в подпакерной зоне ствола скважины и влиянием скин-фактора, т. е. изменением фильтрационно-емкостных свойств призабойной зоны скважины.          Полученные результаты могут быть использованы для более корректной интерпретации данных гидродинамических исследований скважин в трещиновато-пористых коллекторах.  
Автор:  А. М. Свалов
Ключевые слова:  гидродинамические исследования скважин, трещиновато-пористые породы, кривые притока, кривые восстановления давления, производные по переменной Хорнера.
Стр:  393

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО АЦЕТАТЦЕЛЛЮЛОЗНОГО СЛОЯ НА ТРАНСПОРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕМБРАН
Рассмотрено влияние структуры поверхностного ацетатцеллюлозного слоя на транспортные характеристики ультрафильтрационных композиционных мембран методами ИК-спектроскопии и растровой электронной микроскопии. Аморфная фаза ультрафильрационных ацетатцеллюлозных композиционных мембран формируется на определенной стадии технологического цикла получения композиционной мембраны. Представлены ИК-спектры, где формы полос поглощения валентных колебаний гидроксильных групп при ν = 3339.14–3366.2 см –1 изменяют коэффициент асимметрии от ~1 для воздушно-сухого образца и до 0.79 для водонасыщенного, что позволяет утверждать об образовании обьемной надмолекулярной структуры ацетатцеллюлозного слоя воздушно-сухого образца двумя типами водородных связей и диполь-дипольными взаимодействиями карбонильных групп. Снижение коэффициента ассимметрии до 0.79 полос поглощения гидроксильных групп и интенсивности полос поглощения метильных групп в 2.56, 3.3 и 3.8 раза в водонасыщенных образцах мембраны происходит из-за разрушения надмолекулярной структуры и реорганизации водородных связей между активными группами ацетатцеллюлозы и молекулами воды. Данные, полученные методом растровой электронной микроскопии, позволяют отметить, что поверхностный слой ультрафильтрационных мембран имеет асимметричную структуру пор. Поверхностный слой мембраны можно разделить на две составляющие: селективно-проницаемый слой с малым размером пор и поровый субстрат, в котором поры увеличиваются в диаметре по мере приближения их к подложке.    
Автор:  С. И. Лазарев, Ю. М. Головин, И. В. Хорохорина, Д. С. Лазарев, Д. А. Родионов
Ключевые слова:  поверхностный слой, ультрафильтрационная мембрана, структура, водородные связи, мезопоры, транспортные характеристики
Стр:  400

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ АНИЗОТРОПНОГО ПЛАСТА И ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НЕСОВЕРШЕННЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СКВАЖИН
Предлагается метод интерпретации результатов термогазодинамических исследований вертикальных газовых скважин, несовершенных по степени вскрытия пласта. Исследовано влияние параметров анизотропного пласта и призабойной зоны на кривые изменения давления и температуры на забое скважины. Показано, что при неполном вскрытии анизотропного пласта по результатам измерений давления и температуры на забое скважины после ее пуска можно оценить параметры пласта и призабойной зоны.  
Автор:  М. Н. Шамсиев
Ключевые слова:  термогазодинамические исследования, анизотропия проницаемости, радиус призабойной зоны, обратная задача
Стр:  408

О ВЛИЯНИИ ВОДОНАСЫЩЕННОСТИ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ УДАРНЫХ ВОЛН СЛАБОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ В НАСЫПНЫХ СРЕДАХ
Приведены результаты экспериментальных исследований распространения ударных волн в средах из песка или стеклянных шариков с объемным содержанием в поровом пространстве жидкости от 0 до 100%. Установлено, что микропузырьки газа на поверхности дисперсных частиц при полном насыщении пористой среды водой оказывают большое влияние на скорость распространения волн.  
Автор:  А. Т. Ахметов, И. К. Гималтдинов, Л. Ф. Ситдикова, М. А. Азаматов, Ю. С. Султангареев, Т. Д. Хайритдинов
Ключевые слова:  насыпная пористая среда, ударная волна, водонасыщенность, скорость распространения
Стр:  418

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АМПЛИТУДНОГО И ФАЗОВОГО МЕТОДОВ ДЛЯ СЛУЧАЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПОТОКЕ ПРИ СУШКЕ ЗЕРНА
Рассматриваются оценка и сравнение погрешности при определении влажности материалов амплитудным и фазовым СВЧ методами. Выявлено, что при непостоянстве массы контролируемого материала погрешность амплитудного метода меньше, чем фазового. В результате исследования в технологическом потоке для контроля влажности материалов рекомендуется амплитудный метод измерений.  
Автор:  П. М. Матякубова, П. Р. Исматуллаев, Р. Р. Кулуев
Ключевые слова:  влагометрия, измерения, влажность, погрешность, амплитуда, фаза, метод, прибор, масса, материал, частота, волна
Стр:  424

ГИБРИДНЫЙ МЕТОД РЕШЕТОЧНЫХ УРАВНЕНИЙ БОЛЬЦМАНА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕРМОГРАВИТАЦИОННЫХ ТЕЧЕНИЙ
Разработана гибридная математическая модель, в которой поле течения вязкой несжимаемой среды рассчитывается методом решеточных уравнений Больцмана с использованием Бхатнагар–Гросс–Крук аппроксимации и двумерной девятискоростной схемы, а свободноконвективный теплообмен — методом конечных разностей. Сформулированный подход к решению задач термогравитационной конвекции верифицирован на численных и экспериментальных данных других исследователей. На основании сравнительного анализа установлено, что вычислительная эффективность гибридной математической модели более чем в 50 раз выше по сравнению с традиционным подходом, основанном на методе конечных разностей и преобразованных переменных "завихренность–функция тока".  
Автор:  А. Э. Ни
Ключевые слова:  метод решеточных уравнений Больцмана, метод конечных разностей, естественная конвекция, Бхатнагар–Гросс–Крук аппроксимация
Стр:  431

ENHANCED HEAT TRANSFER EFFECTIVENESS USING LOW CONCENTRATION SiO2–TiO2 CORE–SHELL NANOFLUID IN A WATER/ETHYLENE GLYCOL MIXTURE
This paper assesses the heat transfer performance of nanofluids containing a core–shell structure of SiO2 –TiO2 nanoparticles of low concentration in a mixture of water and ethylene glycol (EG) in a commercially available heat exchanger. For heat transfer analysis, 0–0.025% of SiO2 –TiO2 nanoparticles were employed in a finned-tube cross-flow heat exchanger (automobile radiator kit). The obtained results indicate that SiO2 –TiO2 particles have an amorphous structure and make it possible to increase the thermal conductivity as the nanoparticl fraction increases up to 0.04%. The nanofluid characteristics (Reynolds, Nusselt, and Prandtl numbers) increase, leading to an increase in the convection coefficient. As the thermal conductivity and the convection coefficient increase, the total heat transfer improves. Finally, the heat transfer effectiveness increases linearly by 21% with 0.025% mass fraction of SiO2 –TiO2 in a water/EG-based fluid.   
Автор:  I. M. Arsana, L. C. Muhimmah, G. Nugroho, R. A. Wahyuono
Ключевые слова:  nanofluid, SiO2 –TiO2, EG/water mixture, automobile radiator, heat transfer
Стр:  439

ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ ДЛЯ СИНТЕЗА УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
Представлены результаты синтеза углеродных нанотрубок из полиэтилена низкой плотности. Синтез проводился путем термической деструкции полиэтилена в установке химического парофазного осаждения. Процесс разложения полиэтилена и синтез углеродных нанотрубок проводили в одну стадию в трехзонной печи для химического парофазного осаждения. Рассмотрено влияние температуры на продукты разложения полиэтилена в диапазоне температур 450–550oС. Газо- и парофазные продукты разложения полиэтилена, полученные при различных температурах, были исследованы методом инфракрасной спектроскопии. Установлено, что необходимая и достаточная температура разложения полиэтилена составляет 450oС. Рост углеродных нанотрубок осуществлялся на катализаторе, представляющем собой ценосферы, пропитанные раствором нитрата железа. При воздействии высокой температуры нитрат железа разлагается с образованием частиц чистого железа на поверхности ценосфер, являющихся активными центрами роста углеродных нанотрубок. Формирование частиц железа на поверхности ценосфер после пропитки нитратом железа и термообработки подтверждается результатами рентгенофазового анализа. Полуколичественный анализ показывает, что содержание железа на общую массу катализатора составляет около 2.3%. В результате синтеза на поверхности ценосфер образуются углеродные нанотрубки с диаметрами 50–60 нм. Таким образом, показано, что углеродные нанотрубки можно синтезировать из отходов полиэтилена низкой плотности.  
Автор:  Г. Т. Смагулова, Н. Васильева, Б. Б. Кайдар, Н. Есболов, Н. Г. Приходько, Ж. Супиева, М. Т. Артыкбаева, З. А. Мансуров
Ключевые слова:  углеродные нанотрубки, полиэтилен низкой плотности, разложение, ценосферы, железо, инфракрасная спектроскопия
Стр:  447

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА И ХИМИЧЕСКОГО РЕАГИРОВАНИЯ В РАВНОВЕСНО ДИССОЦИИРУЮЩЕМ ГАЗЕ
Представлены результаты исследований теплообмена в турбулентном потоке тетраоксида азота в цилиндрическом канале. Рассмотрена равновесная стадия реакции диссоциации: . N2O4    2NO2  Установлено, что с увеличением температуры стенки канала интенсифицируется протекание химической реакции в потоке N2O4 и увеличивается поглощение им тепла, подводимого от стенки. При этом температура пристеночных слоев в химически реагирующем потоке становится ниже, чем в потоке с инертным теплоносителем, а толщина температурного пограничного слоя — меньше. Показано, что использование в коротких каналах диссоциирующего теплоносителя является эффективным при невысокой скорости прокачки, а для повышения эффективности теплообмена в высокоскоростных потоках необходимо увеличить длину теплообменника. Получены аппроксимационные формулы для определения критерия теплоотдачи в химически инертном и химически реагирующем потоках.  
Автор:  О. В. Матвиенко, П. С. Мартынов
Ключевые слова:  теплообмен, химическое реагирование, диссоциация, пограничный слой, вычислительная гидродинамика
Стр:  453

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ С УДАРНЫМИ ВОЛНАМИ В РАБОЧЕМ ТРАКТЕ ГИПЕРЗВУКОВОГО ПРЯМОТОЧНОГО ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Представлены результаты комплексного экспериментально-расчетного исследования структуры нестационарного течения газа в рабочем тракте гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Предложены и описаны экспериментальные методики для регистрации давлений и температур на стенке осесимметричного канала сложной геометрии с внезапным расширением. Решена задача обтекания прямоточного воздушно-реактивного двигателя в аэродинамической установке.  
Автор:  А. Н. Ищенко, Е. А. Маслов, Н. П. Скибина, В. В. Фарапонов
Ключевые слова:  экспериментальное исследование, математическое моделирование, гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель, ударные волны, дренажные испытания, термометрический метод
Стр:  466

К ТЕОРИИ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ В СИСТЕМАХ ХРАНЕНИЯ
Рассмотрены простейшая схема и теория смешения двух фракций углеводородных жидкостей в емкости с помощью струйных аппаратов (эжекторов или струйных насосов). Представлены уравнения, описывающие потоки, используемые на практике в устройствах, которые позволяют проследить за процессом смешения на стадии инжектирования и на последующей стадии смешения в струйном турбулентном потоке смеси, истекающей из эжектора.   
Автор:  В. Ш. Шагапов, Э. В. Галиакбарова
Ключевые слова:  эжектор, характеристическое уравнение, турбулентная струя, вынужденная циркуляционная конвекция
Стр:  474

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ В ПЛОСКОМ И КРУГЛОМ БЕЗОТРЫВНЫХ ДИФФУЗОРАХ
Рассмотрена возможность интенсификации теплообмена в круглом и плоском безотрывных диффузорах с малыми углами раскрытия. Численное моделирование теплообмена проведено с использованием трехпараметрической дифференциальной модели турбулентности, дополненной уравнением переноса для турбулентного потока тепла. Показано, что при одинаковом угле раскрытия в круглом диффузоре число Нуссельта существенно выше, чем в плоском диффузоре, и это превышение возрастает с увеличением угла раскрытия. Однако фактор аналогии Рейнольдса для круглого диффузора при этом ненамного выше, чем для плоского. Исследовано влияние числа Рейнольдса, длины диффузора и числа Прандтля теплоносителя. Показано, что максимальный эффект интенсификации теплообмена достигается для газов с малым числом Прандтля и слабо зависит от числа Рейнольдса и длины диффузора.  
Автор:  В. Г. Лущик, М. С. Макарова, А. И. Решмин
Ключевые слова:  интенсификация теплообмена, круглый диффузор, плоский диффузор, фактор аналогии Рейнольдса
Стр:  483

ИНФРАЗВУКОВОЙ ГАЗОСТРУЙНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ И ЕГО АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Исследовано влияние геометрических и режимных параметров инфразвукового газоструйного излучателя на процесс генерации звукового поля с преобладающим дискретным тоном на основной частоте резонансной трубы. Проведено параметрическое исследование автоколебательных процессов, возникающих
при взаимодействии дозвуковой и сверхзвуковой струй газа с трубной полостью. Обсуждается нестационарная структура течения внутри резонатора, характерная для автоколебательного режима взаимодействия струи с преградой. Основное внимание уделено изучению картины течения газа внутри полости резонансной трубы и амплитудно-частотных характеристик волнового процесса в ней. Даны рекомендации
по выбору схемы инфразвукового газоструйного излучателя с учетом его практического использования.  
Автор:  К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, А. В. Ефремов, А. И. Цветков
Ключевые слова:  газоструйный излучатель, эффект Гартмана, сверхзвуковая струя, генерация шума, автоколебательный процесс
Стр:  496

ФОКУСИРОВКА ВОЛНЫ ДАВЛЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ ПУЗЫРЬКОВОЙ ЖИДКОСТИ
Дан анализ фокусировки звуковых волн в цилиндрическом канале, заполненном чистой жидкостью и пузырьковой средой с границей раздела между ними в виде сферической поверхности, в результате их преломления на этой границе. Представлены результаты расчетов влияния частоты акустической волны, радиуса пузырьков и объемного содержания газа в газожидкостной смеси на расстояние фокусировки волны. Определены условия, при которых фокусное расстояние акустической линзы принимает максимальное и минимальное значения. Установлены условия, при которых может происходить как фокусировка, так и рассеяние звуковых волн.  
Автор:  И. К. Гималтдинов, Е. Ю. Кочанова
Ключевые слова:  фокусировка, акустическая линза, пузырьковая среда, чистая жидкость, сферическая граница, рассеяние
Стр:  507

ОСОБЕННОСТИ ВОЛНОВОГО ПРОЦЕССА В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ СКВАЖИНЫ ПРИ ИМПЛОЗИИ
Выполнено численное исследование волнового процесса в обсадной колонне скважины, инициированного перепадом давления в имплозионном устройстве и окружающей его скважинной жидкости. Для описания имплозионного процесса предложена математическая модель, учитывающая наличие двух фаз, вязкие эффекты, сжимаемость газа, нестационарность, теплообмен, турбулентность и другие факторы. Рассчитаны основные параметры имплозионного процесса. Установлено влияние длины имплозионного устройства на генерируемые волны разрежения и сжатия в скважинной жидкости.  
Автор:  И. В. Моренко
Ключевые слова:  имплозионная технология, обсадная колонна скважины, метод объема жидкости
Стр:  513

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПОДЛОЖКИ И НАНЕСЕНИИ НА НЕЕ НАНОПОКРЫТИЙ ЛАЗЕРНО-ПЛАЗМЕННЫМ МЕТОДОМ
С целью упрощения автоматизации процесса напыления нанопокрытий лазерно-плазменным методом в вакууме предложено получать поток ионов из лазерной плазмы и плавно регулировать энергию ионов и плотность их потока с помощью потенциала электрического поля. При обработке поверхности подложки потоками ионов определены режимы ее травления, создания псевдодифузионного слоя материала мишени в приповерхностной зоне подложки и нанесения на нее материала лазерной мишени.  
Автор:  В. К. Гончаров, А. А. Пехота, М. В. Пузырев
Ключевые слова:  лазерная плазма, потоки ионов, нанопокрытия
Стр:  520

ПЛОТНОСТЬ, СКОРОСТЬ ЗВУКА И ПРОИЗВОДНЫЕ СВОЙСТВА ЦИКЛОГЕКСАНА И ДЕКАЛИНА В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР И ДАВЛЕНИЙ
Выполнено экспериментальное исследование плотности и скорости звука для жидких декалина и циклогексана в диапазоне температур 298.15–433.15 K и давлений 0.1–100.1 МПа. Получены параметры уравнений, описывающих зависимости удельного объема жидких декалина и циклогексана от их температуры и давления и изобарной теплоемкости этих веществ от их температуры при атмосферном давлении. Определены плотность, скорость звука, изобарная и изохорная теплоемкости, изобарный коэффициент расширения и коэффициенты изоэнтропной и изотермической сжимаемостей жидких декалина и циклогексана в диапазоне температур 298.15–433.15 K при давлениях до 100 МПа.   
Автор:  А. П. Щемелев, В. С. Самуйлов, Н. В. Голубева, О. Г. Поддубский
Ключевые слова:  декалин, циклогексан, плотность, скорость звука, термодинамические свойства
Стр:  526

РИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ АВИАЦИОННОГО КЕРОСИНА В ТОПЛИВНОМ БАКЕ
Представлены результаты экспериментальных исследований обезвоживания авиационного керосина ТС-1 в модельном баке объемом 1.8 м3 . Эксперименты проводились в условиях, моделирующих режимы полета пассажирского самолета при давлениях 20–100 кПа и температурах от –20 до +20оС. Обезвоживание керосина проводилось барботажем воздуха, обогащенного азотом с объемной долей кислорода 10% при его удельном расходе 0.0002–0.0007 с–1 . Установлено снижение концентрации растворенной воды в керосине до значений, обеспечивающих отсутствие фазовых переходов в системе вода–керосин при температурах до –30оС. Подтверждена концепция использования бортовых систем генерации инертных газов для обезвоживания керосина в топливном баке самолета при его полете в крейсерском режиме  
Автор:  Э. Л. Китанин, В. Л. Жеребцов, М. М. Пеганова, С. Г. Степанов, Д. А. Бондаренко
Ключевые слова:  авиационное топливо, обезвоживание, барботаж, бортовая система, режим полета
Стр:  537

ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ КОМПОЗИТНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ ЛИНЕЙНО-ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ
Впервые получены уравнения динамической устойчивости композитной цилиндрической оболочки линейно-переменной толщины при воздействии на нее осевых сил и внешнего пульсирующего давления. Решение этих уравнений по осевой координате найдено в виде тригонометрических рядов. С использованием метода Бубнова–Галеркина задача сведена к бесконечной системе обыкновенных дифференциальных уравнений, которая приведена к бесконечной системе однородных алгебраических уравнений в виде временного тригонометрического ряда. Путем редуцирования полученной системы и приравнивания к нулю определителя усеченной матрицы получено характеристическое уравнение для определения критических частот пульсаций внешнего давления. На численном примере впервые исследовано влияние осевой силы и длины композитной оболочки линейно-переменной толщины на границы области ее неустойчивости. Показано, что при использовании в расчетах среднеинтегральной толщины оболочки погрешность определения площади этой области может достичь больших величин, что говорит об актуальности решения проблемы динамической устойчивости композитной цилиндрической оболочки линейно-переменной толщины в свете весового совершенства летательных аппаратов. Разработанная математическая модель значительно расширяет круг решаемых задач и позволяет провести расчет динамической устойчивости ортотропных цилиндрических оболочек линейно-переменной толщины.  
Автор:  В. Н. Бакулин, А. Я. Недбай
Ключевые слова:  динамическая устойчивость, композитная цилиндрическая оболочка, линейно-переменная толщина, внешнее пульсирующее давление
Стр:  542

МИКРОСТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОЛЬГИ СПЛАВА Bi27In38Sn35, ПОЛУЧЕННОЙ ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ ЗАТВЕРДЕВАНИЕМ
Исследования микроструктуры сплава Bi27In38Sn35 показали, что увеличение скорости охлаждения расплава от 102 до 105 K/с приводит к изменению механизма затвердевания. При скорости охлаждения расплава 102 K/с наблюдается последовательное затвердевание дендритов фазы Sn4In, а затем в междендритном пространстве — фаз BiIn, BiIn2. Фольга сплава Bi27In38Sn35, полученная высокоскоростным затвердеванием, состоит из фаз BiIn, BiIn2 и Sn4In, образующих кружевоподобную структуру. Химический состав фольги, определенный рентгеноспектральным микроанализом, постоянен по толщине. Зерна фаз фольги сплава имеют микрокристаллическую структуру и текстуру. Старение быстрозатвердевшей фольги при комнатной температуре вызывает укрупнение выделений фаз и зерен, что обусловливает изменение ее физических свойств. Старение фольги вызывает увеличение микротвердости и влияет на деформацию растяжения: происходит упрочнение быстрозатвердевшего сплава на начальном этапе деформации и уменьшение его пластичности.  
Автор:  С. В. Гусакова, В. Г. Шепелевич, О. В. Гусакова
Ключевые слова:  висмут, индий, олово, бессвинцовый припой, зерно, текстура, фаза, микротвердость, удельная поверхность
Стр:  550

ЛЮДИ НАУКИ: ВАЛЕНТИН АЛЕКСЕЕВИЧ БОРОДУЛЯ
 
Автор:  Редакция

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ