卷 62, 编号 3 (2024)

Рассмотрены механизмы вращения пылевых частиц в магнитном поле внутри вставки, определяющей положение первой стоячей страты в тлеющем разряде. Показано, что в полях, превышающих 0.5 Тл, существенное значение наряду с ионным увлечением может приобретать увлечение пылевых частиц нейтральным газом. Учет этого механизма приводит к заметному увеличению скорости вращения и хорошему согласию с экспериментальными данными.

Разработано единое фундаментальное уравнение состояния метана, передающее экспериментальные данные о плотности, изохорной и изобарной теплоемкости, скорости звука в пределах экспериментальной неопределенности этих данных в диапазоне параметров состояния по давлению до 500 МПа, плотности до 450 кг/м³, температуре от 90.641 до 620 К. Единое фундаментальное уравнение состояния разработано в рамках масштабной теории критических явлений. В соответствии со степенными законами масштабной теории данное уравнение передает поведение изотермической сжимаемости, изохорной и изобарной теплоемкости, скорости звука в асимптотической окрестности критической точки. Выражение для свободной энергии Гельмгольца, которое лежит в основе единого фундаментального уравнения состояния, состоит из трех слагаемых: идеально-газовой компоненты, регулярной и сингулярной компонент. В структуру сингулярной компоненты включена кроссоверная функция в виде экспоненциальной зависимости от плотности, которая в области малых плотностей и давлений обеспечивает переход единого фундаментального уравнения состояния в уравнение состояния вириального вида. Сингулярная компонента единого фундаментального уравнения состояния рассчитана на основе нового представления масштабной гипотезы, которое основано на линейной модели Скофилда–Литстера–Хо и гипотезе Бенедека. К расчету параметров сингулярной компоненты единого фундаментального уравнения состояния привлекается также соотношение подобия, на основе которого устанавливается связь параметров сингулярной компоненты единого фундаментального уравнения состояния с параметрами модели Покровского для реальной жидкости. Показано, что использование соотношения подобия позволило уменьшить число индивидуальных параметров единого фундаментального уравнения состояния и исключить из расчетной схемы при определении его коэффициентов данные об изохорной теплоемкости С_v, относящиеся к асимптотической окрестности критической точки. Обсуждается соответствие результатов, полученных в настоящей работе и в расчетах, выполненных, во-первых, на основе кроссоверных моделей для широкой окрестности критической области, во-вторых, в рамках фундаментального уравнения состояния Setzmann и Wagner (1991) и комбинированного уравнения Безверхого и Дутовой (2023).

Представлены результаты экспериментального исследования контактного электрического сопротивления графита марки МПГ-7 в диапазоне изменения определяющей температуры 700–1300 К. Изучен случай одной неподвижной контактной поверхности. Эксперимент реализован при пропускании постоянного электрического тока по цилиндрическому образцу, установленному вертикально. Исследования проведены в вакууме при давлении 10^–4 Па. Экспериментальные данные представляли собой распределения действительной температуры и падения напряжения, измеренные вдоль продольной оси цилиндра на равном удалении от контактной поверхности. Впервые приведены зависимости удельного контактного электрического сопротивления, отнесенного к удельному электрическому сопротивлению графита, от силы тока и определяющей температуры в диапазоне 700–1300 К. Показано, что удельное контактное электрическое сопротивление в контактной плоскости превышает удельное электрическое сопротивление графита в 11.5 раз при температуре 700 К и в 6 раз при 1300 К.

Проведено численное моделирование течения и теплообмена в теплообменниках с диффузорными каналами с газовыми теплоносителями. Рассмотрены пластинчатые теплообменники с малыми углами расширения каналов, не вызывающими отрыв потока. За счет увеличения интенсивности теплообмена в расширяющихся каналах с ростом угла расширения мощность теплопередачи возрастает по сравнению с теплообменниками с постоянным сечением каналов. Показано, что при использовании воздуха в качестве «холодного» теплоносителя мощность теплопередачи увеличивается с ростом удельной теплоемкости «горячих» газовых теплоносителей. В расчетах использовалась трехпараметрическая RANS-модель турбулентности, дополненная уравнением переноса турбулентного теплового потока.

Проведено сравнительное исследование возможностей различных глобальных и зонных вихреразрешающих подходов к моделированию турбулентности для предсказания средних и пульсационных характеристик теплообмена в трубопроводах с T-образными соединениями. Показано, что наилучшее согласие с экспериментальными данными обеспечивает зонный RANS–IDDES-подход. Продемонстрировано, что этот метод применим для расчета более сложных конфигураций с поворотами магистральной трубы, расположенными против потока от Т-образного соединения. Проведено параметрическое исследование таких конфигураций.

В работе проведено сравнение различных механизмов активации стехиометрической смеси метана и воздуха в адиабатической элементарной ячейке постоянного объема в нуль-мерном приближении. Эволюция состава смеси от начального состояния описывается соответствующими уравнениями химической кинетики в рамках схемы с 224 реакциями для 32 компонентов, которая включает ионизованные компоненты окислителя и их зависимости от приведенного поля. В качестве базового механизма рассматривается активация треугольным импульсом тока длительностью 50 нс с амплитудами, обеспечивающими актуальный энерговклад для воспламенения смеси при начальных атмосферных условиях, т.е. порядка 1–2 МДж/м³. В качестве вариантов для сравнения рассмотрены идеализированные случаи процесса воспламенения, инициированные либо предварительным нагревом, либо частичной диссоциацией молекулярных компонентов окислителя. Отмечается определяющая роль как суммарного энерговклада, так и характерной мощности активации.

Представлен метод зеркальных отражений электростатики для точечного заряда, расположенного рядом с плоскослоистой средой, состоящей из трех пленок на диэлектрическом полупространстве. Метод обобщается на случай произвольной системы зарядов и применяется к решению математически аналогичных задач электростатики и стационарной теплопроводности плоскослоистых сред. В качестве примера применения метода рассматривается задача нахождения распределений электростатического потенциала вокруг проводящей заряженной сферы. Обсуждаются решения аналогичных задач нахождения распределения температур равномерно нагретых тел, расположенных вблизи теплопроводящей плоскослоистой структуры из трех теплопроводящих пленок на теплопроводящем полупространстве.

Разработана экспериментальная установка для исследования электрического разряда вдоль стальной иглы в электролитно-пузырьковой среде раствора сульфата аммония в водопроводной воде, которая имеет практическое значение для очистки и полировки медицинских изделий. Изучены вольт-амперные характеристики электрического разряда в рассматриваемых условиях. Установлен механизм развития процессов очистки и полировки медицинских игл из нержавеющей стали с погружением в раствор сульфата аммония в водопроводной воде. Выявлено, что электрические разряды при больших концентрациях электролита приводят к порче острого конца иглы.

Рассмотрены проблемы и особенности учета столкновений твердых частиц между собой при исследовании двухфазных потоков. Кратко описаны основы теории межчастичных столкновений. Описаны и проанализированы развитые на сегодняшний день аналитические методы расчета ядер столкновений монодисперсных и бидисперсных частиц в однородной изотропной турбулентности, градиентном турбулентном потоке, а также при совместном действии турбулентности и силы тяжести. Большое внимание уделено описанию методов численного моделирования двухфазных течений, описывающих на различном иерархическом уровне межфазную границу, межфазные взаимодействия и турбулентность несущей сплошной среды.

В работе диссекция оболочки эмбриона мыши осуществлялась с использованием пикосекундных лазерных импульсов инфракрасного диапазона спектра (длина волны излучения – 1028 нм, длительность – 25 ± 5 пс, частота следования импульсов – 2.5 кГц). С помощью оптической микроскопии исследовалась зависимость ширины надреза D, формируемого лазерным излучением на блестящей оболочке эмбриона, от энергии E лазерных импульсов и скорости υ перемещения луча. Выполнено сравнение полученных значений с результатами микрохирургии импульсами фемтосекундной длительности (1028 нм, 280 фс). Показано, что применение как фемто-, так и пикосекундных лазерных импульсов для микрохирургии блестящей оболочки эмбриона позволяет получить надрез, ширина которого меньше геометрического размера сфокусированных лазерных пучков. При этом диссекция пикосекундными импульсами возможна лишь при существенно меньшей скорости перемещения лазерного пучка (в 20 и более раз), что увеличивает время, затрачиваемое на процедуру. Применение пикосекундных лазерных импульсов не выявило каких-либо преимуществ перед фемтосекундными.