В рамках дискретной модели исследуются акустические свойства пен. Рассчитана собственная частота пульсаций пузырей пены, включая случай ударно-сжатой пены. Отмечено совпадение скоростей распространения малых возмущений, рассчитанных по «послойной» модели, с данными по континуальной модели газожидкостной смеси.
Представлены результаты экспериментального исследования нестационарных процессов при горении в полузамкнутом объеме образцов модельного конденсированного вещества, армированных элементами с эффектом памяти формы (никелид титана). Показано, что тепловое и механическое воздействия элементов на процесс горения позволяют существенно расширить диапазон регулирования скорости горения конденсированных систем по сравнению с известным способом (использование проволок или пластин с высоким коэффициентом теплопроводности).
Обнаружена низкоскоростная детонация, в которой самовоспламенение отсутствует, а турбулентное пламя удерживается за ведущим ударным скачком на расстоянии нескольких диаметров канала из-за «отсоса» газа в турбулентный пограничный слой на стенке трубы. Структура такой детонации оказалась в основном совпадающей со структурой низко скоростной детонации в капилляре, где пограничный слой ламинарный. Расчеты расстояния от ударной волны до пламени согласуются с экспериментом. Предлагается использовать его экспериментальное значение для определения скорости пламен в нетурбулентном газе, нагретом ударной волной, в условиях экстремально коротких задержек воспламенения. Области существования по начальному давлению многофронтовой и низкоскоростной детонаций частично перекрываются.
F. A. Albini, J. K. Brown*
Mechanical Engineering Department Montana State University, Bozeman MT 59717 *USDA Forest Service Intermountain Fire Sciences Laboratory, P. O. Box 8089, Missoula MT 59807
Страницы: 55-70
A qualitative assessment is made of the role of mathematical modeling in predicting the effects of wildland fires. Specific roles for mathematical models of physical processes involved in causing fire effects are identified in creating decision aids for helping managers make better decisions in planning fire use and in strategic planning of wildfire suppression. More direct roles are seen in helping to strengthen our knowledge base about fire effects through more efficient use of research resources. In assessing the potential utility of mathematical models in these roles, a novel taxonomy of wildland fire effects is introduced, based on longevity of the effect, time delay between fire and emergence of effect, and distance between fire and effect. Physical processes are identified as candidates for mathematical modeling, as are factors complicating the realization or use of the models. Candidate modeling topics are identified as
A. Г. Алексанян, С. К. Долуханян, А. Г. Акопян, B. М. Бейбутян, В. Ш. Шехтман
"Институт химической физики НАН РА, 375044 Ереван, Республика Армения"
Страницы: 62-67
Изучены процессы горения смесей порошков металлов Ti и Zr в азоте (10–70 атм) с последующим сжиганием полученных α-сплавов в водороде и горения порошков Ti–Zr в смеси N2 и H2. Выявлены оптимальные условия получения однофазных азотсодержащих сплавов и однофазных гидридонитридов с высокой концентрацией водорода. Исследовано влияние второго металла (Zr) на закономерности процессов горения, на повышение растворимости водорода в α-сплавах и термостабильностъ полученных гидридонитридов. Выявлена гомогенизирующая роль водорода в процессах горения.
В качестве основных рисков в формировании демографического потенциала рассматриваются: депопуляция; высокий уровень смертности (особенно мужчин в возрасте до 40 лет); изменения половозрастной структуры (которые предопределяют неблагоприятные для экономического развития Сибири условия: сокращение доли детей и подростков, а также населения трудоспособного возраста в общей численности населения региона, рост доли населения пенсионного возраста и демографической нагрузки на экономически активное население); ухудшение здоровья населения; значительное сокращение миграционного оборота, замещение россиян этническими мигрантами из стран Средней и Юго-Восточной Азии, неэквивалентный миграционный обмен, снижающий качественные характеристики трудоспособного населения.
Результаты измерения электросопротивления медных и алюминиевых проводников при воздействии плоской ударной волны, а также анализ зависимости электросопротивления от гидростатического давления и теоретической температурной зависимости электросопротивления позволили выявить роль дефектообразования вследствие пластического деформирования металла и определить его вклад в увеличение электросопротивления металла. Установлено, что концентрация дефектов зависит от градиента давления в плоской ударной волне.
Представлена математическая модель газодинамического тракта химического реактора для хлоролиза углеводородного сырья. Течение в канале реактора описывается различными системами уравнений: алгебраической, обыкновенных дифференциальных, «узкого канала» и Навье — Стокса. На вход реактора подается смесь из 27 веществ, участвующих в 42 реакциях. Решения строятся с помощью различных численных методов. Результаты расчетов представлены графическими распределениями температуры и массовых концентраций по каналу реактора.
Исследовано влияние акустических полей на процесс фильтрационного горения смесей титана и углерода в азоте, на кинетику СВС-процесса, химический и фазовый состав продуктов синтеза. Показано, что фильтрационные затруднения в достаточно широком слое образца исчезают при исходной относительной плотности шихтового материала 0,2. Наиболее полно карбонитридная составляющая формируется при атомной доле углерода в исходной шихте 0,3 и 0,5. Оптимальная частота акустического поля, стимулирующая фильтрацию азота в глубь прессовки и наиболее полное протекание процесса синтеза карбонитрида, — резонансная частота акустической системы. Метод высокочастотной киносъемки позволил выявить нестационарность процесса фильтрационного горения смесей титана с углеродом в азоте.
Проанализированы способы увеличения тягово-экономических характеристик внутреннего тракта газодинамической модели с горением за счет форсирования стадий рабочего процесса. При числе Маха, равном 5, температуре торможения 1200–1550 К, давлении торможения 35–40 МПа изучено влияние степени расширения камеры сгорания Fk на тягово-экономические характеристики малоразмерной модели, работающей на водородном горючем с коэффициентом избытка воздуха 1. Экспериментально подтверждены расчетные прогнозы по увеличению характеристик модели за счет уменьшения Fk. При работе камеры сгорания в режиме подвода тепла к дозвуковому потоку принципиально возможно уменьшение Fk до минимального значения, определяемого газотермодинамикой течения в камере сгорания.
Л. А. Игнатьев1, Л. Ф. Жегалина2 1 Институт почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН 2 ОАО НПЦ "Мониторинг" Ханты-Мансийского автономного округа ignatev37@ngs.ru, lije@mail.ru
Ключевые слова: отходы бурения, содержание высокомолекулярных углеводородов, ионный и элементный состав, биотестирование, токсичность
Страницы: 515-519
Приведены сведения о содержании углеводородов в водной фазе и донных отложениях шламовых амбаров (отходов) при амбарной технологии бурения нефтегазовых скважин. Определены элементный и ионный состав водной фазы и донных отложений, а также концентрация радиоактивных элементов. Установлено, что высокая токсичность содержимого амбаров обусловлена главным образом наличием высокомолекулярных фракций углеводородов и ионов натрия, калия и хлора. При этом значительная часть содержимого амбаров слаботоксична или нетоксична, что подтверждается анализом биотестирования. Предложено использовать дифференцированный подход к утилизации этих отходов, направленный на снижение материально-энергетических затрат и повышение производительности труда.
На основе статистического подхода исследовано влияние случайного поля температуры среды на границы тепловой устойчивости частицы с химической экзотермической реакцией. Флуктуации температуры среды моделируются пространственно-однородным статистически-стационарным случайным процессом Гаусса с конечным временем затухания автокорреляционной функции. Методом функционального дифференцирования получено замкнутое уравнение для плотности вероятности температуры частицы. С использованием обратного уравнения Колмогорова для плотности вероятности перехода исследован стохастический дрейф в пространстве температур, приводящий частицу к достижению критической температуры начала теплового взрыва. На основе численного решения уравнения для плотности вероятности температуры частицы показано, что стационарное распределение вероятности имеет бимодальную структуру. Исследовано влияние времени тепловой релаксации частицы и временного интегрального масштаба флуктуаций температуры среды на процесс потери тепловой устойчивости частицы с объемным тепловыделением.
В. М. Фомин, В. Л. Ганимедов, М. Н. Мельников*, М. И. Мучная, А. С. Садовский, В. И. Шепеленко
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск *Государственная Новосибирская областная клиническая больница, 630087 Новосибирск E-mail: ganim@itam.nsc.ru
Страницы: 58-66
Проведено численное моделирование
течения воздуха в носовой полости
человека с использованием клинического
метода измерения пропускной способности
полости носа. Результаты исследования
объясняют противоречие между расчетными
данными и данными, получаемыми при
проведении клинических измерений.
О. П. Коробейничев1, А. Г. Шмаков1, Р. А. Максютов1, А. Г. Терещенко1, Д. А. Князьков1, Т. А. Большова1, М. Л. Косинова2, В. С. Суляева1, Ч.-Ш. Ву3 1 химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск, korobein@kinetics.nsc.ru 2Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН, 630090 Новосибирск 3Национальный университет Цзяо Тун, Синьчжу, Тайвань
Страницы: 55-63
Изучен процесс синтеза мезопористых нанокристаллических пленок TiO2 в пламени предварительно перемешанной горючей смеси H2/O2/Ar (12.9/14.4/72.7% по объему) с добавкой 0.1% тетраизопропоксида титана (Ti(OC3H7)4). Стабилизация пламени и осаждение наночастиц TiO2 осуществляются на плоскости вращающегося диска. Исследовано пространственное распределение температуры и концентрации основных соединений в пламени. Проведена проверка применимости использованной кинетической схемы реакций и метода расчета для описания структуры исследуемого пламени. Установлено, что данный метод позволяет синтезировать сферические кристаллические наночастицы TiO2 со средним диаметром 12 нм, узким распределением по размеру (σ = 1.45) и полиморфной модификацией анатаза, которые могут быть использованы для производства солнечных батарей и датчиков газоанализаторов.
Проведены экспериментальные исследования и рассмотрена модель переноса излучения в резонансной линии магния, позволившие определить температуру, ширину зоны химической реакции, концентрацию атомов магния в диапазоне давлений 104 — 105 Па. Определены кинетические параметры газофазной реакции окисления магния в кислороде.
На модели термитных систем, разбавленных продуктами реакции, исследован в динамике процесс нестационарного горения по сечению цилиндрического образца. Обнаружен спиновый режим пульсирующего горения. Приведены экспериментальные факты, подтверждающие его реализацию.
Плоское и осесимметричное движение вязкого, сжимаемого и теплопроводного газа при пожарах в помещениях моделируется полной системой уравнений Навье—Стокса с эффективными коэффициентами турбулентного переноса. Для учета процессов горения эта система дополнена четырьмя уравнениями переноса субстанции, записана и численно реализована на ЭВМ для случаев, когда подача паров горючих веществ в зону горения происходит в объемах, расположенных вблизи поверхностей этих веществ. Математическая модель апробирована по результатам опубликованных экспериментальных пожаров.
Экспериментально изучен процесс горения модельных составов, характеризующийся наличием газовыделения в зоне прогрева. В качестве объектов исследования использованы железоциркониевый и хромоалюминиевый термиты с добавкой трехокиси молибдена. Изучено влияние количества выделяющей газ добавки, степени уплотнения составов и диаметра горящего образца на основные характеристики горения. Анализ особенностей процесса горения проведен с позиций кондуктивнофильтрационного механизма теплопереноса.
Построена теория гидродинамической устойчивости ламинарного плоского пламени в вязком газе, в основе которой лежит последовательный интегральный метод анализа развития возмущений. Учитывается взаимодействие возмущений с пламенной зоной и изменение ее ширины. Получена аналитическая оценка критического числа Рейнольдса, совпадающая с данными известных экспериментов как для быстрогорящих ((кислородных), так и для медленногорящих (воздушных) смесей.
Показана возможность существования спинового горения при давлении меньше атмосферного. Определена область спинового горения в координатах давление смеси газов — концентрация азота в смеси. Изучено влияние общего давления смеси и концентрации азота в ней на основные характеристики спинового горения (скорость, частоту, шаг). Получены данные по самоочистке титана при горении от примеси кислорода.
В работе на основе теории термо- и массоупругости выводятся уравнения для описания стационарного фронта химического превращения в деформируемой среде. На примере реакции нулевого порядка получены приближенные формулы для расчета стационарной скорости в различных частных случаях. Показано, что увеличение скорости фронта возможно, в частности, в результате непосредственной активации химической реакции за счет работы сил деформации. Приведены оценки для характерной температуры фронта и температуры горения. Первая величина связана с разрушением во фронте и определяется условием стационарного распространения трещин. В этом случае существуют две стационарные скорости фронта, что соответствует различным температурным профилям.
Предложен новый метод расчета предельных условий диффузионного горения водородсодержащих газовых смесей, позволяющий для заданных значений скорости истечения и диаметра горелки определять содержание инертного разбавителя на пределе горения. Проведено сравнение результатов расчетов с имеющимися экспериментальными данными.
Продолжено начатое ранее [1] изучение кинетического механизма реакции NH2 с О2. Оценены константы скоростей возможных стадий с участием частиц NH2O2, HNOOH, NH2O. Рассмотрены возможные тримолекулярные стадии, приводящие к торможению реакции с ростом давления.
В условиях поверхностного горения при пониженном давлении (200–750 мм рт. ст.) экспериментально осуществлен переход стационарного горения в спиновое при увеличении толщины сгораемого образца, спрессованного из порошка титана. Показана определяющая роль теплоотвода из фронта горения внутрь образца при смене режимов горения. Исследовано влияние толщины сжигаемого образца на ряд характеристик спинового горения (скорость, частота, шаг).
Экспериментально исследован процесс распространения фронта горения по поверхности порошков титана, магния и смесей магния с разбавителями в атмосфере воздуха. Определена зависимость скорости распространения фронта горения по поверхности насыпных металлических порошков от угла наклона исследуемого слоя порошка, а также влияние добавок, вносимых в порошок. Использовались несколько типов добавок: способные гореть в атмосфере воздуха, инертные с высокой температурой плавления, легкоплавкие инертные порошковые материалы, не горящие на воздухе, но взаимодействующие с экзотермическим эффектом с металлическим порошком. Кроме чисто научного интереса преследовали и практическую цель — решение вопросов обеспечения пожаро- и взрывобезопасности производств, использующих или производящих металлические порошки и смеси на их основе.
Рассматривается задача об устойчивости плоского фронта пламени относительно пространственных возмущений при его распространении в химически инертных средах. Анализируется влияние скорости фильтрации газа на устойчивость. В длинноволновом приближении получена зависимость скорости фронта от кривизны поверхности.
О. Ю. Глущенко, Н. Э. Поляков, T. В. Лешина
Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН olga.gluschenko@gmail.com, polyakov@kinetics.nsc.ru, leshina@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: окисление холестерина, озон, глицирризиновая кислота, атеросклероз, комплекс холестерина
Страницы: 649-653
Исследована способность глицирризиновой кислоты к образованию комплексов с продуктами окисления холестерина. Изучено влияние комплексообразования на скорость окисления холестерина озоном. Показано, что комплексообразование с глицирризиновой кислотой может стать эффективным подходом к регулированию уровня холестерина внутри и снаружи клеточных мембран, а также для извлечения продуктов окисления холестерина.
Н.Л. Миронов1, М.В. Портнягин1,2 1Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, 119991, Москва, ул. Косыгина, 19, Россия 2Leibniz Institute of Marine Research, IFM-GEOMAR, Wischhofstrasse 1-3, 24148 Kiel, Germany
Ключевые слова: Расплавные и флюидные включения в оливине, родоначальные магмы, H2O, CO2, Ключевской вулкан, Камчатка.
Страницы: 1718-1735 Подраздел: ПЕТРОЛОГИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ ЛИТОСФЕРЫ
Приведены новые, полученные с помощью ИК-спектроскопии, данные о содержании H2O и CO2 в стеклах 26 природно-закаленных и экспериментально частично гомогенизированных расплавных включений во вкрапленниках оливина Fo85-91 из пород Ключевского вулкана. Измеренные содержания H2O во включениях варьируют от 0.02 до 4 мас. %. Большие вариации содержания H2O во включениях, не коррелирующие с составом оливина-хозяина и содержанием главных элементов в расплавах, объясняются потерей воды из включений путем диффузии через оливин-хозяин при извержении и последующем застывании пород. Максимальные потери H2O установлены для включений из образцов лав, медленно остывавших после извержения, минимальные - для образцов быстро закаленных пирокластических пород. Содержания H2O в родоначальных магмах Ключевского вулкана оцениваются как 3.5 мас. %, что подразумевает более низкие температуры образования первичных магм (на 40 °С ниже сухого солидуса перидотита), чем предполагалось ранее. Диапазон измеренных содержаний CO2 в стеклах изученных включений составляет от < 0.01 до 0.13 мас. % и не зависит от типа изученных включений и их состава. Расчетные давления H2O-CO2 флюида, равновесного с расплавом, во включениях составляют менее 270 МПа. Эти давления существенно ниже оценки давления кристаллизации изученных оливинов (около 500 МПа), сделанной на основе измерения плотности (~ 0.8 г/см3) сингенетичных флюидных включений. Предполагается, что значительное снижение давления внутри расплавных включений после их захвата может объясняться потерей H2O из включений и перераспределением CO2 из расплава в дочернюю флюидную фазу. По сравнению с расплавными включениями сингенетичные флюидные включения несут независимую информацию о давлениях кристаллизации и исходных содержаниях CO2 в магмах, которые составляли для Ключевского вулкана, по этим данным, не менее 500 МПа и 0.35 мас. % соответственно. Максимальные концентрации СО2 в первичных магмах оценены как 0.8-0.9 мас. %. Кристаллизация исходных магм происходила в декомпрессионном режиме с глубин 30-40 км при постоянном понижении содержания CO2, повышении (до 6-7 мас. %) и затем понижении (при давлении < 300 МПа) содержаний H2O в расплавах, что способно объяснить весь спектр расплавных включений и пород Ключевского вулкана.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
