|
СИБИРСКИЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ 2017. Том 12, № 2 EN |
|
Физика жидкости, нейтральных и ионизованных газов |
|
Назаров Д. В., Павленко А. М., Занин Б. Ю. Визуализация обтекания модели экраноплана Экспериментально исследовано обтекание модели экраноплана в малотурбулентной дозвуковой аэродинамической трубе при малых числах Рейнольдса. С помощью визуализации методом масляной пленки получены картины течения на поверхности модели. Обнаружены различные зоны отрыва и вихревые структуры на фюзеляже и крыле модели. Показано влияние угла атаки на изменение картины течения. |
|
Решетова А. И., Поплавская Т. В. Численное исследование развития возмущений на пластине в гиперзвуковом потоке смеси колебательно-возбужденных газов Рассмотрена задача развития возмущений в гиперзвуковом вязком ударном слое на плоской пластине в потоке смеси колебательно-возбужденного углекислого газа и азота на базе решения двумерных нестационарных уравнений Навье – Стокса. При моделировании термической неравновесности с помощью двухтемпературной модели релаксационных течений учитывалось два канала колебательной релаксации молекул СО2 при столкновениях их с молекулами СО2 и при столкновениях с молекулами N2. В работе представлены данные по динамике развития возмущений на поверхности пластины в широком диапазоне определяющих параметров (угол атаки 5-20°, содержание СО2 в смеси, температура торможения T0 = 2000 - 4000 К). |
|
Косинов А. Д., Голубев М. П., Павлов Ал. А. К определению механизма взаимодействия волн Маха с головной ударной волной Представлены результаты исследования течения при взаимодействии пары слабых ударных волн, генерируемых двумерной неровностью на стенке рабочей части сверхзвуковой аэродинамической трубы, с головной ударной волной, образованной при обтекании треугольной пластины при числе Маха набегающего потока M = 2,0. Термоанемометрические измерения показали, что генерируемые в свободный поток возмущения соответствуют N-волне. Проведена оптическая диагностика при помощи теневого метода с ножом Фуко и интерференционного метода АВТ НП. Получено качественное совпадение термоанемометрических данных и визуализации в бесконечных и конечных интерференционных полосах. Выявлено изменение угла наклона слабых ударных волн относительно потока при прохождении через головную ударную волну. |
|
Шмаков А. Г., Грек Г. Р., Козлов В. В., Козлов Г. В., Литвиненко Ю. А. Экспериментальное исследование диффузионного горения высокоскоростной круглой микроструи водорода. Часть 1. Присоединенное пламя, дозвуковое течение Представлен сценарий дозвукового диффузионного горения круглой микроструи водорода. Обнаружена стабилизация процесса диффузионного горения водорода в области «перетяжки» пламени по причине воздействия на него тороидального вихря, способствующего интенсификации процесса смешения водорода с окружающим воздухом и одновременно стабилизирующего ламинарное течение удлиненной микроструи и ламинарное диффузионное горение в данной области. Показано, что дозвуковое диффузионное горение круглой микроструи водорода связано с наличием области перетяжки пламени в широком диапазоне расхода водорода (или скорости ее истечения близкой к трансзвуковой). Установлено, что нагрев толстостенного микросопла от области перетяжки пламени при его большой теплоемкости оказывает существенное влияние на характеристики развития микроструйного горения водорода и приводит к запиранию сопла. Обнаружено, что пространственный размер области перетяжки пламени с ростом расхода водорода сначала резко уменьшается, а затем постепенно увеличивается одновременно с изменением формы области перетяжки пламени, пока горение в данной области не прекращается. |
|
Козлов В. В., Грек Г. Р., Литвиненко М. В., Литвиненко Ю. А., Шмаков А. Г. Экспериментальное исследование диффузионного горения высокоскоростной круглой микроструи водорода. Часть 2. Приподнятое пламя, сверхзвуковое течение Представлен сценарий сверхзвукового диффузионного горения круглой микроструи водорода. Показаны основные признаки сверхзвукового диффузионного горения круглой микроструи водорода: исчезновение области «перетяжки» пламени, отрыв пламени от среза сопла и наличие сверхзвуковых бочек в оторвавшемся пламени. Установлена основная причина данного сценария диффузионного горения, связанная с температурным фактором, т. е. с наличием тонкостенных микросопел с малой теплоемкостью и возможностью их быстрого охлаждения, что не позволяет образоваться области перетяжки пламени на больших скоростях истечения микроструи. Показано, что с ростом температуры нагрева микросопла от области перетяжки пламени при одной и той же скорости истечения микроструи происходит рост ее пространственного размера (l/d). |
|
Трилис А. В. Моделирование поперечных детонационных волн в плоскорадиальном кольцевом канале Исследованы акустические свойства двух слоев газов с разными температурами, возникающих на начальном этапе развития поперечных детонационных волн в кольцевом канале. Численно-аналитическими методами изучена механика акустических колебаний и волн. Обнаружены вращающиеся окружные волны на границе раздела слоев газов с разными температурами и определены скорости вращения этих волн. |
|
Миронов С. Г., Поплавская Т. В., Кириловский С. В. Исследование течения воздуха в высокопористых ячеистых материалах при наличии нагрева Выполнены измерения скорости фильтрации воздуха через высокопористые ячеистые материалы при наличии нагрева пористого материала. Разработана новая методика измерений, и получены данные по зависимости скорости фильтрации от температуры прошедшего через пористый материал воздуха для различных размеров пор в широком диапазоне чисел Рейнольдса течения воздуха в порах. Экспериментальные данные сопоставлены с результатами численного моделирования течения воздуха в пористых образцах на основе дискретной (скелетной) модели ячеисто-пористого материала. |
|
Павленко А. Н., Суртаев А. С., Володин О. А., Сердюков В. С. Особенности пленочного течения жидкого азота по корругированным пластинам с комбинированной микротекстурой Представлены результаты экспериментального исследования гидродинамики пленочного течения криогенной жидкости по поверхности единичных элементов структурированной насадки. На основе сравнения опытных данных показано влияние формы микротекстуры, диаметра отверстий на зоны растекания пленки жидкости по корругированной поверхности при различных значениях пленочного числа Рейнольдса. Показано, что наличие комбинированной микротекстуры (с периодическим по высоте пластины изменением ее направления) приводит к лучшему растеканию пленки азота по поверхности корругированной перфорированной пластины. Анализ опытных данных показывает, что наличие периодических зон с вертикальным направлением микроканалов на пластинах с комбинированной микротектурой обеспечивает более значительный переток жидкости через отверстия по сравнению с пластиной, имеющей горизонтальное направление микротекстуры. Использование отверстий меньшего диаметра при сохранении общей площади, занимаемой отверстиями, при малой степени орошения также приводит к увеличению размера зон смачивания на пластине с комбинированной микротекстурой |
|
Завьялов А. П., Сызранцев В. В., Зобов К. В., Тананаев И. Г., Труфанов Д. Ю., Бардаханов С. П. Модель присоединенного слоя для описания вязкости наножидкости Представлена механистическая модель для объяснения экспериментальных данных по вязкости наножидкостей, состоящая в предположении наличия на поверхности наночастиц слоя жидкости, составляющего с ними
механически цельные включения. Это позволяет дополнить формулу Бетчелора параметром, подбор которого
позволяет добиться ее удовлетворительного согласия с экспериментальными данными.
Также представлены независимые способы оценки толщины присоединенного слоя по экспериментальным
данным. Его величина оказывается порядка 10 нм, что подтверждается работами по течениям жидкостей в тонких
гидрофильных кварцевых капиллярах. Физической причиной формирования слоя предполагается структурирующее действие поверхности наночастиц, которое выражается в упорядочении молекул воды в приповерхностных
слоях по направлениям их дипольных моментов.
Это приводит к отличию оптических свойств прилежащих к частице слоев воды и объемной воды, что позволяет дать объяснение кардинально различным результатам измерения размеров наночастиц в жидкости различными оптическими методами как между собой, так и в сравнении с удельной поверхностью наночастиц.
Предложены методы прямого влияния на функцию распределения частиц по размерам, позволяющие верифицировать предположение о возможности объединения различных нанопорошков в единую группу и введения
в ней единой параметризованной функции распределения частиц по размерам, на которое существенным образом
опирается рассматриваемая механистическая модель присоединенного слоя. |
|
Бардаханов С. П., Труфанов Д. Ю., Завьялов А. П. Новые свойства сплошной среды – газы с высокой концентрацией наночастиц Представлен обзор работ, результаты которых свидетельствуют о необходимости постановки проблемы описания новых типов сплошных сред, содержащих большие концентрации наноразмерных частиц. Подчеркивается важность этой проблемы для понимания современных технологических процессов: образование нанопорошков различной природы и использование компонентов в виде наночастиц, концентрация которых достигает существенных значений. Рассмотрены примеры практически важных течений порошковых материалов. Предложено понятие новой сплошной среды при высокой концентрации наночастиц, и применен термоанемометрический метод. |
|
Попов В. Н. Моделирование распределения легирующих добавок в расплаве при импульсном индукционном нагреве подложки Исследуется возможность применения импульса высокочастотного электромагнитного поля для разогрева и плавления металла с целью его последующего легирования. С помощью предлагаемой математической модели, описывающей термо- и гидродинамические явления, рассматриваются процессы, включающие разогрев металла, его плавление, конвективный тепломассоперенос в расплаве и затвердевание после окончания импульса. Поверхность подложки покрыта слоем легирующего вещества. Распределение электромагнитной энергии в металле описывается эмпирическими формулами. Плавление и затвердевание металла рассматривается в приближении Стефана. Течение в жидкости описывается уравнениями Навье – Стокса в приближении Буссинеска. По результатам численных экспериментов оценивались структура течения и распределение легирующего вещества в расплаве в зависимости от характеристик нагрева. |
|
Губанов Д. А., Запрягаев В. И. Многомодовые пульсации в осесимметричной полости при обтекании сверхзвуковым потоком Представлены результаты экспериментального исследования структуры течения и спектральных характеристик пульсаций давления в осесимметричной полости, омываемой сверхзвуковым потоком при числе Маха 2. Выявлено наличие многомодовых пульсаций, характеризующихся тем, что в различные моменты времени доминируют различные моды колебаний. Максимальная амплитуда пульсаций давления одной моды соответствует минимальному значению другой. Зарегистрирован случайный характер перестройки режима колебаний с одной моды на другую с временем существования колебаний отдельной моды существенно больше ее периода. Установлено, что моды колебаний существуют в виде тороидальных и спиральных возмущений. Результаты численного моделирования качественно воспроизводят многомодовый характер пульсаций, наблюдаемый в эксперименте. |
|
Учебно-методическое обеспечение преподавания физики |
|
Штерк Г. В., Квон Р. И., Нартова А. В. Исследование особенностей локальной проводимости поверхности твердых тел методом туннельной спектроскопии Разработана методика проведения экспериментов методом сканирующей туннельной спектроскопии на базе воздушного мультимикроскопа СММ2000Т. В качестве модельного объекта для апробации выбран монокристалл высокоориентированного пиролитического графита. Предложенная методика позволяет проводить исследование локальной неоднородности свойств поверхности. В работе показаны статистические различия вольт-амперных характеристик, записанных на террасах и ступенях на поверхности пирографита, обусловленные особенностями их строения. |
|
Краткие сообщения |
|
|
Актершев Ю. С., Васичев С. С., Веремеенко В. Ф. Прецизионный четырехквадрантный источник тока ВЧ-500-12Р для питания сверхпроводящих соленоидов Рассматривается принцип действия разработанного прецизионного регулируемого источника постоянного тока 0–500 А, с возможностью рекуперации реактивной энергии индуктивной нагрузки в сеть. В источнике использован инверторный принцип преобразования постоянного напряжения в напряжение с частотой 20 кГц с последующим синхронным выпрямлением. Нестабильность выходного тока за 8 ч непрерывной работы составляет менее 0,01 % от номинального значения тока. Примененные схемотехнические решения позволяют уменьшить коммутационные потери в полупроводниковых силовых элементах и повысить КПД источника. |
|
|
Сведения об авторах |
|
|
Информация для авторов |
|
|
|
|