Журнал Вестник НГУ. Cерия Физика. 2008. Том 3, выпуск 2

Физика жидкости, нейтральных и ионизованных газов

Поливанов П. А., Сидоренко А. А., Маслов А. А. Экспериментальное исследование взаимодействия ударной волны с турбулентным пограничным слоем

Выполнено экспериментальное исследование отрывного течения в зоне взаимодействия падающей косой ударной волны с турбулентным пограничным слоем при числе Маха M∞ = 2 и числе Рейнольдса Reθ = 2,7÷3,5 × 103. Получены данные о распределении давления вдоль поверхности модели, осуществлена сажемасляная и шлирен-визуализация. В статье приводятся данные детальных термоанемометрических измерений в набегающем пограничном слое, области взаимодействия и в зоне восстановления. Обнаружена нестационарность отрывной зоны и отраженной ударной волны. Показано влияние краевых эффектов на квазидвухмерную структуру отрывного течения.

3

Миронов С. Г., Маслов А. А., Кудрявцев А. Н., Поплавская Т. В., Цырюльников И. С. Активное управление возмущениями в гиперзвуковом ударном слое

В работе описаны методика эксперимента и устройства, позволяющие реализовать интерференционный принцип активного управления интенсивностью пульсаций плотности в гиперзвуковом ударном слое на пластине, обтекаемой потоком азота при числе Маха M∞ = 21. Результаты измерений характеристик возмущений и результаты осуществления интерференционного процесса в трубном эксперименте сопоставлены с данными прямого численного моделирования возмущений на основе полных нестационарных уравнений Навье-Стокса.

15

Поплавская Т. В., Кудрявцев А. Н., Миронов С. Г., Цырюльников И. С. Исследование распределенной и локализованной восприимчивости гиперзвукового ударного слоя на пластине

В работе представляется исследование восприимчивости и развития возмущений, генерируемых в гиперзвуковом ударном слое на пластине под воздействием возмущений внешнего потока и возмущений, вводимых в ударный слой локально с поверхности модели.

21

Бойко В. М., Поплавский С. В. Особенности динамики капли воды в потоке за ударной волной

В работе приведены результаты экспериментального и теоретического исследования ранней стадии скоростной релаксации капли воды в потоке за ударной волной. Моделировались условия, соответствующие двум известным режимам взаимодействия капли с потоком со срывным типом ее разрушения: по механизму уноса погранслоя; по механизму срыва гребней волн. Исследован диапазон чисел Вебера 200 < We < 5000, который реализуется при числах Маха потока 0,15–0,55. В линейном приближении роста мидельного диаметра капли построена физическая модель ранней стадии скоростной релаксации капли и показано удовлетворительное ее согласие с экспериментом.

28

Мадирбаев В. Ж., Зарвин А. Е., Коробейщиков Н. Г. Влияние конденсации на состав импульсной сверхзвуковой струи природного газа, активируемой пучком электронов

Представлены результаты экспериментального изучения процессов, протекающих в сверхзвуковой струе легких углеводородов, активируемых электронным пучком. Показано, что на начальной стадии конденсации активация потока электронами подавляет кластеризацию, однако при переходе к стадии развитой конденсации доля тяжелых частиц в активируемом потоке возрастает, причем не только вследствие стимуляции кластерообразования, но и в результате образования тяжелых углеводородных молекул.

34

Куйбин П. А., Шарыпов О. В. Возникновение вихря в тонком горизонтальном слое жидкости под действием движущегося источника тепла

Теоретически проанализировано воздействие движущегося локального источника тепла на структуру течения в тонком слое жидкости на горизонтальной подложке. Рассмотрена двумерная задача в приближении пограничного слоя. Для случая малых значений числа Рейнольдса в сопровождающей системе координат получено стационарное уравнение, описывающее деформацию пленки жидкости. Полученное уравнение применимо, в частности, для условий горизонтального расположения подложки. Представлены результаты численных расчетов толщины пленки, давления и скорости жидкости для заданного модельного распределения температуры на свободной поверхности. В модели пренебрегается зависимостью вязкости и плотности жидкости от температуры, тепломассообменом и обменом импульсом с газовой фазой. Показано, что даже в отсутствие течения жидкости под действием гравитации движение локального источника тепла обеспечивает существование стационарного режима без
разрыва пленки и образования сухого пятна. Полученные результаты теоретически обосновывают новую схему эксперимента по изучению явлений в неизотермических пленках жидкости.

40

Старов А. В. Определение пределов устойчивого горения при высоких сверхзвуковых скоростях потока в канале

В статье выполнен анализ применимости существующих методов критериального описания условий самовоспламенения и срыва горения для обобщения экспериментальных результатов, полученных при исследовании горения водорода в камере сгорания с высокими сверхзвуковыми скоростями воздушного потока. Для этих условий обосновывается выбор отдельных критериев, которые достаточно хорошо согласуются с новыми экспериментальными данными. Вместе с тем сложность определения в эксперименте входящих в критерии физических величин не позволяет уверенно применить их для предсказания пределов устойчивого горения. Поэтому для получения надежных критериев необходимо дальнейшее накопление экспериментальной информации и развитие методов измерений.

47

Химическая, биологическая и медицинская физика

Ломзов А. А., Пышный Д. В. Расчет температуры плавления нативных и модифицированных
комплексов ДНК при различных концентрациях катионов металлов с помощью расширенной модели конденсации противоионов

Предложена новая модель, описывающая зависимость стабильности ДНК-комплексов, на основе олигонуклеотидов от ионной силы раствора. Модель предполагает, что связывание катионов с ДНК-полианионом сопряжено исключительно с изменением энтропии системы и имеет насыщающий характер. Эффективность связывания противоионов с одно- и двухцепочечным состояниями ДНК различна, и количество противоионов, дополнительно связывающихся с олигонуклеотидами при их комплексообразовании, зависит от концентрации катионов в растворе. Получены аналитические зависимости, описывающие влияние концентрации катионов натрия на температуру плавления ДНК-дуплексов в зависимости от их длины, GC-состава и наличия модификации (ненуклеотидной вставки). Методом термической денатурации, при различных концентрациях NaCl (0,01÷1 М), определены температуры плавления (Tпл ) и термодинамические параметры комплексообразования ( ΔHo , ΔSo ) нативных и «мостиковых», несущих вставку на основе фосфодиэфира диэтиленгликоля, олигонуклеотидов с ДНК. На основании полученных нами и представленных в литературе величин создана база данных (685 наборов данных), характеризующая изменения термической стабильности олигонуклеотидных комплексов при варьировании их структуры и ионной силы раствора. Анализ базы данных позволил определить величины равновесных констант ассоциации противоионов с ДНК и количество противоионов, необходимое для насыщения отдельных сайтов связывания. Показано, что в рамках предложенной нами расширенной модели конденсации противоионов при использовании унифицированных термодинамических параметров образования элементов дцДНК возможно с хорошей точностью рассчитывать пл T ДНК-дуплексов для широкого диапазона ионной силы раствора ([Na+]=0,01÷1М).

61

Физика высоких энергий, ускорителей и высокотемпературной плазмы

Иванов А. В., Тиунов М. А. Расчет адиабатического инварианта для замагниченных интенсивных релятивистских пучков

Предложена методика расчета адиабатического инварианта в сечении замагниченного интенсивного релятивистского пучка с учетом дрейфового движения ведущих центров частиц пучка. Приведен пример расчета адиабатического инварианта электронов интенсивного пучка в электростатической ускоряющей системе с сопровождающим магнитным полем. Показано, что в достаточно сильном магнитном поле поперечная энергия электронов сохраняется даже при резком изменении электрического поля.

76

Мигинский С. В. Оптимизатор акцептанса сильноточных электронно-оптических каналов

Предложен новый подход к задаче разработки сильноточных электронно-оптических каналов. Сгусток частиц рассматривается как набор независимо движущихся поперечных сечений (слоев) без эмиттанса с разными токами, энергиями, размерами и наклонами. Такая модель локально холодного сгустка достаточно точна для пучка с преобладанием собственного заряда, если длина сгустка в сопровождающей системе координат много больше его поперечных размеров. Эта модель позволяет эффективно численно максимизировать акцептанс электронно-оптического канала для пучка с приблизительно известными параметрами и достаточно надежно предсказать потери частиц в канале. Описан разработанный на основе такого подхода код. Рассмотрены примеры спроектированных при помощи него каналов

80

Физика твердого тела, полупроводников, наноструктур

Тиховская Н. В., Югай К. Н. Влияние числа частиц на плотность состояний нанокластера алюминия

На основе модели Хаббарда вычисляется плотность состояний двумерной квадратной наносистемы размером N x N атомов алюминия со значениями N = 3÷30, а также плотность состояний квадратного нанокластера алюминия, где один из атомов алюминия заменен атомом кислорода. Показано, что локальная плотность состояний зависит от общего числа атомов в кластере, а также от расположения атома в решетке и типа атома в узле.

88

Ткачев Е. Н., Романенко А. И., Аникеева О. Б., Буряков Т. И., Жданов К. Р., Кузнецов В. Л., Мосеенков С. И. Магнитополевые и температурные зависимости электросопротивления углерода луковичной структуры

В работе исследовались электрофизические свойства образцов углерода луковичной структуры, которые были синтезированы методом термической графитизации наноалмазов. Были измерены температурные зависимости электросопротивления от 4,2 до 300 K и зависимости магнетосопротивления в магнитных полях до 6 Тл при температуре 4,2 K. Установлено, что температурная зависимость электросопротивления образцов подчиняется закону Мотта для одномерного случая. Также наблюдалось квадратично возрастающее положительное магнетосопротивление до 6 Тл. Из полученных результатов измерений была оценена плотность состояний электронов проводимости на уровне Ферми и рассчитан радиус локализации, который сопоставим с размером луковиц.

95

Учебно-методическое обеспечение преподавания физики

Игнатович В. К. Одномерный периодический потенциал в квантовой механике

На примере простейших задач квантовой механики одномерных систем демонстрируется изящный математический метод, который применяется для расчета рассеяния на одномерном периодическом потенциале. Указываются обобщения метода для исследования рассеяния спиновых частиц в трехмерных средах.

99

Котельников И. А. Генезис плазмы, или история одного слова

Период становления физики плазмы как науки за ее недолгую историю оброс мифами и легендами. Даже дата рождения физики плазмы и происхождение слова «плазма» являются предметом споров. В преддверии 80-летия со дня публикации статьи, где электрически нейтральная область газового разряда впервые была названа плазмой, попробуем отделить истину от исторических наслоений.

108

Бакланов Е. В. Комплексная форма записи эллиптически поляризованной волны

Поле эллиптически поляризованной плоской волны записано в форме, удобной для анализа практических задач. Амплитуда волны выражена через четыре параметра: E – модуль, j – фаза, ψ – угол, задающий положение плоскости поляризации, ε – эллиптичность (| ε | – отношение осей эллипса).

118

Сведения об авторах

123

Информация для авторов

125

Вернуться на главную