В работе с помощью методов численного моделирования проведено исследование процессов взаимодействия воздушных высокотемпературных струй в камере смешения трехструйного плазмохимического реактора прямоточного типа. Получены трехмерные распределения скорости и температуры газа внутри камеры смешения, локализованы области циркуляции течений, определены пространственные распределения температуры на внутренней поверхности реактора. Получены данные о тепловой нагрузке на внутренние стенки камеры смешения в зависимости от наличия или отсутствия теплозащитного покрытия на внутренних стенках. Указанный подход может быть использован для численного моделирования многоструйных реакторов различной компоновки и назначения.
Е.А. КУТИХИНА1, Т.А. ВЕРЕЩАГИНА1,2, А.А. БЕЛОВ3, О.О. ШИЧАЛИН3 1Красноярский научный центр СО РАН, Институт химии и химической технологии, Красноярск, Россия kutikhina@icct.ru 2Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия vereschagina.ta@icct.krasn.ru 3Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия nefryty@gmail.com
Ключевые слова: ценосферы, цирконосиликаты, сорбенты, искровое плазменное спекание, минералоподобная керамика
Страницы: 814-824
Полые алюмосиликатные микросферы (ценосферы) стабилизированного состава (стеклофаза - 95.4 мас. %; (SiO2/Al2O3)стекло - 3.1), выделенные из летучих зол от сжигания угля, использованы для получения композитных сорбентов, содержащих сорбционно-активный компонент на основе цирконосиликатов каркасной структуры. Продукты синтеза охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии совместно с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией, изучены их сорбционные свойства в отношении катионов Cs+, Pb2+ и Cd2+. Цирконосиликатный материал демонстрирует высокий коэффициент распределения в процессе сорбции Cs+, Pb2+ и Cd2+ из водных растворов (103-105 мл/г). На примере Pb2+ показано, что в результате высокотемпературного фазового превращения Pb2+-насыщенного цирконосиликата катионы Pb2+ стабилизируются в кристаллической фазе цирконата свинца PbZrO3. Исследована возможность применения технологии электроискрового плазменного спекания для создания минералоподобной керамики на основе цирконосиликатного сорбента для иммобилизации радионуклида Cs-137. Для спеченных при различных температурах (800-1000 °С) керамик изучена скорость выщелачивания цезия, которая является критерием гидролитической устойчивости радиоактивных керамик, предназначенных для захоронения в горных породах. Полученные значения скорости выщелачивания (~105 г/(см2⋅сут)) удовлетворяют требованиям к отвержденным высокоактивным отходам в соответствии с Федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии НП-019-2000 “Сбор, переработка, хранение и кондиционирование жидких радиоактивных отходов. Требования безопасности”.
Для исследования закономерностей наращивания покрытий с применением метода холодного газодинамического напыления построена континуальная физико-математическая модель, в которой учитывается возможность столкновений частиц напыляемого материала с поверхностью подложки (покрытия) под различными углами. В результате расчета образования покрытия на подложке с волнистым рельефом при движении сопла с заданной скоростью показано, что условия напыления на спускающейся и поднимающейся поверхностях подложки различаются. Расчет с учетом отклонения сопла вперед и назад по ходу его движения показал, что существует оптимальный угол наклона, при котором толщина образующегося покрытия максимальна (коэффициент напыления максимален)
Проведен анализ многолетних данных (2005-2020 гг.) фенологических наблюдений за пятью видами рода Viburnum коллекции Южно-Уральского ботанического сада-института Уфимского федерального исследовательского центра РАН: Viburnum opulus L., V. lantana L., V. dentatum L., V. veitchii C. H. Wreight (V. glomeratum Maxim) и V. sargentii Koehne. Установлено, что для начала вегетации данным таксонам необходима сумма положительных температур выше 0 °С 175-182 °С, при этом первым начинает вегетировать местный вид V. opulus. Для начала роста побегов требуется сумма положительных температур от 235 до 278 °С, а на начало цветения - 436-691 °С. Позже всех в Башкирском Предуралье зацветает североамериканский вид V. dentatum. Полное одревеснение побегов раньше всех происходит у V. dentatum при сумме положительных температур 2078 °С, позже всех - у V. lantana (2601 °С), что можно объяснить географическим происхождением этих видов. Раньше всех среди изученных видов заканчивает вегетацию дальневосточный вид V. sargentii, позже всех - европейский V. lantana, и связано это, скорее всего, с их генетическими особенностями. На наступление начальных фаз сезонного развития видов калины (разверзание почек, начало роста побегов, начало и конец цветения, начало одревеснения побегов) большое влияние оказывает сумма положительных температур выше 0 и +5 °С. На начало остальных фенофаз (окончание роста побегов, полное одревеснение, созревание плодов и листопад) сила влияния данных температурных параметров, как и сумма температур выше + 10 °С и сумма осадков, ослабевает. Длительность вегетационного периода видов рода Viburnum в условиях Уфы составляет 158-171 день. За 16 лет наблюдений установлено, что сроки начала вегетации, начала цветения и окончание вегетации у местного вида V. opulus стали более поздними на 5-8 дней, процесс роста побегов у этого вида стал длиннее почти на месяц, а одревеснение побегов - на 2 месяца. Подобная динамика свидетельствует о изменении климатических условий в Республике Башкортостан.
Работа проведена в рамках создания фундаментального географического труда - Атласа территориального развития регионов Северной и Северо-Восточной Азии. Исследование, выполненное в масштабе 1:8 000 000, охватывает территорию, находящуюся в секторе водосборного бассейна Северного Ледовитого океана, простирающегося от мирового водораздела, расположенного в центре Монголии, до приокеанической субарктики Российской Федерации. Целью исследования было изучение и картографирование ландшафтов для обеспечения комплексных проблем пространственного развития макрорегиона. Процесс создания карт, связанный с классификационными построениями и геоэкологическими интерпретациями, осуществлен в рамках геосистемной концепции академика В.Б. Сочавы. Сформулированы принципы картографирования, определены организация и структура карт, формы и содержание картографической информации, признаки-индикаторы и критерии оценки состояния геосистем в проблематике обеспечения, система используемых способов и приемов интеграционного подхода. На основе ранее опубликованных ландшафтных карт более крупного масштаба геоинформационными методами с использованием программного обеспечения ГИС MapInfo Professional создана единая базовая информационная картографическая основа для выполнения производных сопряженных карт геосистем разного содержания. Сформировано представление об устойчивости геосистем регионального ранга как важном экологическом факторе, стимулирующем или сдерживающем территориальное развитие региона. Выявлены основные группы классификационных признаков-индикаторов, критериев оценки устойчивости геосистем к антропогенному воздействию. Рассмотрена возможность создания легенд оценочно-прогнозных, прогнозно-рекомендательных обзорных ландшафтных карт и карт полифункционального геоэкологического зонирования территории с использованием различных комбинаций классификационных геосистемных признаков. В единой атласной системе специально структурированная географическая информация блока ландшафтных карт будет иметь значение как база знания о природной среде, отвечающая запросам обеспечения комплексных проблем территориального развития макрорегиона.
Обоснованы проблемы адаптации проектных параметров буровзрывных работ к изменению объема зарядной полости при деформации стенок скважин при бурении горных пород в криолитозоне угольных разрезов Дальнего Востока. Приведены примеры, в которых после бурения взрывных скважин на уступах 10 и 15 м перебуриванию подлежат 2 - 17 % скважин вследствие частичного разрушения породы за контуром скважины и ее обвала внутрь. При перебуривании на взрывном блоке изменяются параметры сетки скважин в сторону уменьшения ее размеров, приводя к увеличению радиусов опасных зон по поражающим факторам взрыва (разлету кусков горной массы и сейсмическому воздействию). Обрушение породы со стенок скважин изменяет объем заряжаемой полости, негативно влияя на качество формирования скважинного заряда из наливного эмульсионного взрывчатого вещества при механизированном заряжании. Предложена комбинация устройств рассредоточения заряда в качестве средства обеспечения устойчивости взрывной полости скважинного заряда в условиях повышения объемов взрывных блоков для месторождений с прерывистым распространением многолетней мерзлоты.
Б.Б. Намзалов1, С.В. Жигжитжапова2, А.А. Коробков3, М.Б. Намзалов1 1Бурятский государственный университет им. Доржи Банзарова, Улан-Удэ, Россия namzalov@rambler.ru 2Байкальский институт природопользования СО РАН, Улан-Удэ, Россия zhig2@yandex.ru 3Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Санкт-Петербург, Россия stereodon@yandex.ru
Ключевые слова: виды и фитоценозы, луговые и солончаковые полыни, ареал и рубежные популяции, эфирные масла, вторичные метаболиты, лекарственные растения, Бурятия
Страницы: 1012-1026
В работе рассмотрены луговые и солончаковые полыни, составляющие оригинальный элемент в растительности интразональных ландшафтов долин рек и межгорных впадин Бурятии. Они составлены как типично солончаковыми (Artemisia schrenkiana, A. nitrosa) центральноазиатскими, так и луговыми, как восточноазиатский (A. selengensis), и голарктическими (A. vulgaris, A. mongolica). По фитоценотической приуроченности следует отметить контрастность экологических условий в пойменно-террасовых комплексах р. Джида и засоленных понижений в долине Иволги, отражающиеся в составе и структуре растительных сообществ. Так, луговые, лугово-кустарниковые сообщества на террасах Джиды отличаются высоким проективным покрытием (до 80 % и более), нередко носят зарослевый характер с обилием полыни селенгинской. Во флористическом составе сообществ характерны североазиатские и южносибирские элементы (Achnatherum sibiricum, Potentilla tanacetifolia), а в группе специфических видов - восточно-азиатские (A. selengensis, Ribes diacantha). Фитоценозы солончаковой растительности Иволгинской долины имеют невысокое проективное покрытие травостоя: в начальной стадии вегетации - 30 %, к середине лета, в фазе начала цветения, участие полыней достигает 60 % и более. По флористическому составу сообщества бедны и однообразны (до 14-17 видов на пробных площадках). Они слагаются пустынно-степными центральноазиатскими элементами - Achnatherum splendens, Plantago salsa, Artemisia nitrosa, а также евроазиатскими солончаково-степными видами - Limonium gmelinii, Saussurea amara и др. Для исследованных полыней Бурятии общим является отсутствие в составе эфирных масел α-туйона и зингеберена, в отличие от тех же видов из других регионов. Выявлен факт разделения эфирных масел полыней по принадлежности к подродам Artemisia (A. vulgaris, A. selengensis) и Seriphidium (A. schrenkiana, A. nitrosa). Благодаря противовоcпалительным и антиоксидантным свойствам эфирные масла полыней могут применяться в лечении сердечно-сосудистых заболеваний, расстройств пищеварения, болезни Альцгеймера, а также при острых респираторных заболеваниях.
Р.С. ЧАЛОВ, Г.Б. ГОЛУБЦОВ, А.А. КУРАКОВА, Д.И. ШКОЛЬНЫЙ, Е.Р. ЧАЛОВА
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия rschalov@mail.ru
Ключевые слова: карты русловых процессов, морфодинамика, условия формирования русел, меандрирование, разветвление, горные и равнинные реки
Страницы: 95-103
Реки Азиатской России характеризуются огромным разнообразием условий формирования русел, размерами, водным режимом, геолого-геоморфологическим строением бассейнов, стока и состава наносов, морфодинамическими типами русел. Это определяет сложные географические закономерности распространения горных, полугорных и равнинных рек, врезанных и широкопойменных, меандрирующих, разветвленных и относительно прямолинейных русел, причем каждый из типов русла при разном сочетании природных факторов и антропогенных воздействий на реки отличается особенностями развития. Общие закономерности, региональная и местная специфика проявлений русловых процессов отражены на карте русловых процессов, на которой выделены районы свободного или ограниченного развития русловых деформаций, распространения горных и равнинных рек, отражены морфодинамические типы русла, показатели русловых деформаций и антропогенной измененности речных русел. Для основных бассейнов - Оби, Енисея, Лены и Амура - составлены карты русловых процессов в более крупном масштабе. В основу составления карт положена методология картографирования русловых процессов, разработанная в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова в 1980-1990-е гг., уточненная и скорректированная по данным новейших исследований.
В.Н. БОГДАНОВ, Г.Б. ДУГАРОВА
Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, Иркутск, Россия victvss@gmail.com
Ключевые слова: агломерация, оценка качества среды, атлас, геопортал, метод рейтингования, транспортная доступность
Страницы: 105-111
Данная работа посвящена разработке картографического онлайн-сервиса для оперативной оценки качества городской среды в пределах городских агломераций. Создающийся сервер позволяет пользователям получить информацию о качестве городской среды в выбранной точке, основываясь на настраиваемом наборе критериев. В работе описана методика формирования индекса качества городской среды, которая включает в себя оценку по различным группам критериев, таким как климатические, социальные, экологические условия, транспортная инфраструктура и т. д. Для каждого критерия используется метод рейтингования, который позволяет сформировать итоговый индекс. В качестве объекта исследования выбрана территория Иркутской городской агломерации. Описаны этапы создания сервиса, включая сбор и обработку данных, разработку алгоритмов расчета индексов, создание сайта на базе геопортала. В качестве примера рассмотрен подсчет индекса доступности общеобразовательных школ и близости промышленных предприятий. Сделан вывод, что создаваемая система позволит восполнить недостаток в сервисах быстрой оценки качества городской среды и станет доступным для широкого круга пользователей, включая профессионалов и обычных граждан, сделает возможным применение обширных данных для оценки.
Выполнено численное исследование влияния возмущения, создаваемого ребром-вихрегенератором, на локальную структуру течения и турбулентность пузырькового течения в плоском канале за обратным уступом. Для описания динамики течения и тепломассопереноса в газовой и дисперсной фазах используется эйлеров подход. При решении задачи используются осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье - Стокса, записанные с учетом наличия пузырьков. Исследовано влияние концентрации, начального диаметра воздушных пузырьков и высоты ребра-вихрегенератора на структуру турбулентного течения и длину отрывной области. Наличие ребра-вихрегенератора вызывает существенный (в два раза) рост уровня турбулентности как в однофазном, так и в двухфазном пузырьковом отрывном течении. Установленное ребро оказывает заметное влияние на турбулентность в отрывном потоке (рост уровня турбулентности достигает 60 %). Добавление пузырьков приводит к уменьшению длины зоны рециркуляции (на 60 % при ∆/H = 1/3)
М.В. Шестаков
Институт теплофизики им. С.С. Кутателазде СО РАН, Новосибирск, Россия maximvsh@gmail.com
Ключевые слова: эксперимент, каналы сложной формы, узкий зазор, метод TR-Tomo PIV
Страницы: 979-983
Трехмерная структура течения в узких зазорах между стержнями тепловыделяющих сборок (ТВС) оказывает определяющее влияние на коэффициенты тепломассопереноса, которые, в свою очередь, задают производительность ТВС. В работе впервые проведены измерения мгновенных трехмерных полей скорости в модели периферийной ячейки ТВС с помощью метода Tomographic PIV с высоким временным разрешением. Эксперименты выполнены при числе Рейнольдса Re = 2100. Проведенное с помощью метода TR-Tomo PIV исследование позволило охарактеризовать трехмерную структуру и динамику течения в узком зазоре периферийной ячейки ТВС. На основе полученных данных рассчитаны компоненты вектора завихренности в объеме потока. Показано, что ключевым механизмом, ответственным за генерацию экстремальных значений продольной завихренности, являются поперечные колебания потока. Данные колебания носят квазипериодический характер (Sh = 0.091) и чередуются с фазами стабилизации, для которых характерно прямоточное течение.
Аварийный разлив дизельного топлива в районе г. Норильска в 2020 г. послужил основанием для изучения поведения углеводородов в почвах Крайнего Севера, характеризующихся низкой скоростью естественного самоочищения. Целью проведенного исследования является определение направленности трансформации состава углеводородов дизельного топлива в различных типах почв, которое имеет значение для оптимизации мероприятий по ликвидации последствий техногенного загрязнения нефтепродуктами в арктической зоне России. Методом хромато-масс-спектрометрии проанализировано распределение компонентов дизельного топлива, включающих нормальные и изопреноидные алканы, циклогексаны, бициклические нафтены, бензолы с алкильным заместителем нормального и изопреноидного строения, нафталины и фенантрены, в арктических почвах, дифференцированных по удаленности от очага загрязнения и срокам отбора после аварии. Установлены отличия в составе углеводородов в вертикальном разрезе почв, обусловленные особенностями путей загрязнения и типом почвы. Вблизи места разлива дизельного топлива в песчаных и увлажненных аллювиально-глеевых почвах по мере его просачивания вниз по разрезу в составе углеводородов возрастает доля высокомолекулярных соединений и разветвленных структур, обусловленная влиянием эффектов эксклюзионной хроматографии при фильтрации через почву. Перемещение дизельного топлива по водотоку приводит к исчезновению низкомолекулярных членов всех гомологических серий углеводородов, связанному с их вымыванием и испарением при миграции в водной среде. Поступление оставшихся компонентов дизельного топлива в пойменные дерново-аллювиально-глеевые почвы сопровождается перемешиванием верхних почвенных слоев, а в нижней части разреза концентрируются изопреноидные алканы и алкилбензолы, бициклические нафтены, нафталины и фенантрены с повышенным содержанием доли низкомолекулярных соединений. Через год после поступления дизельного топлива в водоток в разрезе пойменных дерново-аллювиально-глеевых почв происходит перераспределение загрязняющих веществ под действием сезонной гидродинамики, включая поступление новой порции загрязнителей в период весеннего половодья, а следы первичного загрязнения сохраняются только в нижних почвенных слоях.
В.П. Бондарев1,2, А.С. Завадский1, В.А. Чаленко3,4 1Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия valery_bondarev@bmstu.ru 2Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, Москва, Россия 3Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Москва, Россия chalenkov@yandex.ru 4Исследовательская группа «ЦИРКОН», Москва, Россия
Ключевые слова: управление водными ресурсами, качественные методы социологических исследований, глубинное интервью, экспертное знание, общественное мнение
Страницы: 140-150
Дается обзор публикаций по проблемам водохозяйственной деятельности и русловых процессов в условиях динамичных природных и антропогенных воздействий. Характеризуются различные подходы в этой области (экосистемный, бассейновый, интегральный). Показано, что потребность в анализе социально-экологических последствий водохозяйственной деятельности и русловых процессов в настоящее время возрастает. Особое значение уделяется социологическим методам в исследовании вопросов управления этими процессами. Для иллюстрации эффективности этих методов приводятся результаты проведенного авторами экспертного интервью и поддерживающего качественного глубинного интервью местного населения на примере центральных районов Республики Саха (Якутия). Анализ экспертного знания и общественного мнения позволил выявить основные риски и факторы антропогенного воздействия на р. Лену, с которыми чаще всего сталкиваются специалисты и простые жители региона. Выделены основные социально-экологические последствия водохозяйственной деятельности и русловых процессов. Сформулированы сильные и слабые стороны методов управления русловыми процессами. Обобщено экспертное и общественное мнение о проблемах водохозяйственной деятельности и планирования на р. Лене. Выявлено, что при оценке социальных последствий обычно указываются их первичные проявления (человеческие и экономические потери). Более сложные социальные процессы упоминаются только частью экспертов и не имеют устойчивого воспроизводства мнений. В целом эксперты указывают, что следует улучшать координацию методов управления рисками, вызываемыми русловыми процессами, для согласования деятельности различных ведомств, сталкивающихся с соответствующими проблемами. Сделан вывод, что в условиях слабой формализации рассмотренных представлений и при наличии противоречивых интересов различных социальных групп эффективным оказывается применение методов изучения экспертного мнения управленцев с поддерживающим опросом общественного мнения.
Теория перколяции широко применяется для исследования теплопереноса и других кинетических процессов в системах с неупорядоченной структурой. В работе предложен феноменологический подход, объединяющий методы теории перколяции и мультифрактального анализа, для моделирования перколяционного кластера в трехмерной бесконечной среде с мультифрактальными свойствами. На основе разработанной модели получены однозначные численные значения топологических критических индексов и критического индекса проводимости, выявлены ранее неизвестные взаимосвязи между критическими индексами, определены пороговые условия, разделяющие качественно различные режимы поведения системы в масштабах корреляционной длины и установлена связь параметра порядка системы с золотым сечением, что указывает на универсальный характер выявленных зависимостей.
А.П. Алдушин, П.М. Кришеник, С.А. Рогачёв
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, Черноголовка, Россия petr@ism.ac.ru
Ключевые слова: волна горения, критические условия, СВС, лучистые теплопотери, срыв горения
Страницы: 148-155
Методами математического моделирования проведен анализ срыва горения образца цилиндрической формы при лучистом теплообмене. Предложен способ оценки критических параметров --- предельного диаметра, температуры и скорости на пределе горения при доминировании лучистых теплопотерь, характерных для высокотемпературных СВС-систем. Результаты сопоставлены с аналогичными величинами при максимальных теплопотерях, охлаждающих поверхность цилиндра до температуры окружающей среды. Результаты расчетов могут быть использованы для оценки размерного критического радиуса цилиндра и эффективной энергии активации реакции. Предложен способ оценки эффективной энергии активации скорости тепловыделения при безгазовом горении конденсированных сред.
Выполнены исследования по модификации поверхности сульфидных минералов (арсенопирита и антимонита) при биологической обработке бактериями Pseudomonas Japonica. Состояние их поверхности после различной обработки изучалось с помощью электроакустического спектрометра Dispersion DT-310, сканирующего электронного микроскопа Tescan Vega II SBH, цифровой техники и прибора DSA20 EasyDrop. Установлено, что биологическая обработка приводит к значительной гидрофилизации поверхности минералов, что подтверждается снижением краевого угла смачивания на 40 - 50° и увеличением работы адгезии в 2 раза. Выявлены изменения электрохимических свойств поверхности, включая изменения знака ζ -потенциала и рост электропроводности на порядок. Методом сканирующей электронной микроскопии установлена адсорбция бактериальных клеток на поверхности минералов. Технологические испытания подтвердили эффективность биологической обработки, показав снижение флотации сульфидов на 15 - 17 % при совместной подаче с ксантогенатом. Результаты работы показывают перспективность микробиологического способа подготовки сульфидов к селекции.
Н.В. ЯКОВЕЦ, Н.П. КРУТЬКО, О.В. ЛУКША
Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси, Минск, Республика Беларусь yakovetsnataly@gmail.com
Ключевые слова: композиционные материалы, водные дисперсии, битум, эпоксидно-диановый олигомер, физико-химические свойства
Страницы: 258-267
Разработаны составы композиционных материалов на основе водных дисперсий нефтяного битума и пластифицированного эпоксидно-дианового олигомера, стабилизированных олеиновой кислотой в щелочной среде. Проведены исследования морфологии образцов композиционного вяжущего материала, их структурно-реологических, температурных (температуры размягчения и температуры хрупкости) свойств, адгезионного взаимодействия с минеральными материалами кислой и основной природы на примере гранита и доломита. Показано, что исследуемые системы характеризуются однородной структурой, поскольку происходит равномерное распределение олигомера по всему объему битумного вяжущего с вкраплениями светлых агрегатов эпоксидно-дианового олигомера в битумной матрице, размер которых повышается при увеличении количества добавки. Установлено, что в присутствии эпоксиолигомера происходит расширение температурного интервала пластичности битума до ~20 °С, а коллоидная структура смешанных дисперсий проявляет неньютоновский характер течения вплоть до 70 °С, причем с увеличением концентрации олигомера (1-20 мас. %) устойчивость коллоидной системы к деформационным воздействиям возрастает, что подтверждается повышением значений реологических характеристик. Максимальное адгезионное сцепление пленок (>75 %) фиксируется при взаимодействии олигомер-битумного вяжущего и минерального материала с основной природой поверхности при содержании олигомера 5 и 15 мас. %. Полученные композиции перспективны для применения в качестве пленкообразующего материала строительного назначения, который можно использовать как герметизирующее и гидроизоляционное защитное покрытие для изделий и конструкций дорожного и гражданского строительства, а также в составе тампонажного материала для цементирования, крепления и ремонта скважин в нефтегазодобывающей отрасли.
Ю.Г. Матвиенко1, Т.Е. Васильев1, С.И. Елеонский2, В.С. Писарев2 1Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Москва, Россия ygmatvienko@gmail.com 2Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, Жуковский, Россия juzzepka@mail.ru
Ключевые слова: композитный образец, ударное воздействие, испытание на сжатие, остаточная прочность, предельная нагрузка, спекл-интерферометрия, остаточные напряжения
Страницы: 141-152
Приведены результаты экспериментов по изучению влияния энергии удара на остаточную прочность образцов из высокопрочного слоистого углепластика при сжатии. Для изучения влияния уровня остаточных напряжений, вызванных ударным воздействием, на остаточную прочность образцов проведены дополнительные исследования с использованием электронной спекл-интерферометрии методом сверления зондирующих отверстий. Определены значения остаточных напряжений в срединной плоскости образцов на границах зон удара. Разброс экспериментальных данных, вызванный рассеянными повреждениями в структуре материала, не позволил установить корреляцию между остаточными напряжениями после ударного воздействия с энергией 0÷110 Дж и остаточной прочностью образцов
Н.Е. Сенько
Самарский национальный исследовательский университет им. академика С. П. Королёва, Самара, Россия nikita16945@gmail.com
Ключевые слова: идеальный вихревой пучок, преобразование Фурье, преобразование Френеля, преобразование Ханкеля, аксикон
Страницы: 118-128
На основе численного моделирования исследуется формирование идеальных оптических вихревых пучков при разных параметрах оптической системы, таких как угол аксикона и порядок вихревого пучка. Рассмотрено формирование пучков при распространении в свободном пространстве и фокальной плоскости, что может быть полезно для оптического захвата и перемещения микрочастиц.
В настоящей работе исследуются динамика и пространственное распределение тлеющего разряда атмосферного давления в потоке аргона в режиме генерации плазмы, содержащей частицы металла. Разрядная система из двух симметричных танталовых электродов - тиглей со вставками из легкоплавкого металла (магния), функционировала при токе 100-600 мА и достаточно высоком напряжении горения от 150 до 200 В с расходом аргона 1-3 л/мин без перехода в режимы искрового или дугового разряда. Самоподдержание разряда в импульсном режиме обеспечивалось в результате послесвечения распадающейся плазмы во временном промежутке между импульсами тока. Показано, что независимо от режима электропитания (постоянный, однополярный или биполярный импульсный ток) наиболее интенсивное излучение атомов металла наблюдалось вблизи катода тлеющего разряда. Результаты работы представляют интерес для исследователей, занятых вопросами генерации потоков аэрозолей, синтеза наноструктурированных материалов и применения газового разряда для генерации оптического излучения.
В работе представлено прямое численное моделирование ламинарного пламени предварительно перемешанной метановоздушной смеси с использованием детального кинетического механизма. В ходе исследования численный модуль laminarSMOKE дополнился решением задачи сопряженного теплообмена между пламенем и стенками сопла. Влияние изменения изотермического граничного условия на стенке сопла на условие сопряженного теплообмена привело к увеличению температуры передней кромки сопла, уменьшению градиента плотности потока вблизи границы сопла и снижению амплитуды низкочастотных пульсаций фронта пламени, вызванных эффектами плавучести.
В статье анализируется проблема междисциплинарности на примере нейрофеноменологии Т. Фукса. Воссоздается история диалога философии и психиатрии как история антиномизма научных подходов. Вскрываются основания энактивизма как основания преодоления антиномизма в философии психиатрии, выделяются две волны энактивизма в психиатрии. Уточняются энактивистские установки современной нейрофеноменологии. Показывается значение нейрофеноменологии в дискуссиях о «трудной проблеме сознания». Последовательно анализируется проект нейрофеноменологии Томаса Фукса, его критические установки, в качестве которых называются: критика нейробиологизма, редукционизма и репрезентационизма. Воссоздается структура yейрофеноменологии и ставится центральная для нее проблема воплощенности. Обсуждаются основные патологические трансформации сознания как поля интенциональности: изменения телесности, темпоральности и социальных отношений. Показывается, что особенно продуктивным является учение Фукса о реляционной психиатрии и полидисциплинарности. Проясняются особенности взаимодействия нейробиологии и философии, психотерапии в их анализе и последующей коррекции психических состояний. Подчеркивается продуктивность модели Фукса для интеграции специалистов помогающих профессий и возможности ее развития в контексте отечественной традиции нейропсихологии и психотерапии
А.А. Колесников, А.В. Резник, А.А. Белослудцева, В.Л. Гаврилов, К.Е. Медведева
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия gvlugorsk@mail.ru
Ключевые слова: Интерпретация моделей, спутниковые снимки, машинное обучение, сегментация изображений, открытые горные работы, добыча, нарушенные территории
Страницы: 143-156
Рассмотрены методы интерпретации моделей машинного обучения, применяемые для сегментации участков открытой добычи полезных ископаемых по спутниковым снимкам. Проведена проверка моделей по материалам нарушенных горными работами территорий Новосибирской области и ряда районов Якутии, приведены примеры формирования и изменения в динамике контуров таких территорий. Проанализированы различные подходы к объяснению решений моделей компьютерного зрения, включая Grad-CAM, Saliency Maps, Feature Maps, Occlusion Sensitivity, Integrated Gradients и Counterfactual Explanations. Результаты исследования демонстрируют преимущества и недостатки каждого из этих методов и показывают, что увеличение количества итераций обучения не всегда приводит к улучшению качества модели. Предложены рекомендации по выбору методов интерпретации исходных данных, учитывающие особенности объектов наблюдений при решении конкретных геотехнологических и геоэкологических задач.
Изложены методы математического моделирования при исследовании динамики фитоценозов почвенно-растительных систем засушливых зон юга России. Модели разработаны на основе непрерывного и дискретного формализмов. Результаты, полученные в виде аналитических выражений в непрерывных моделях, использованы для выявления условий существования стабильного состояния пастбищных экосистем с помощью параметра дестабилизации. Определены количественные соотношения между допустимой пастбищной нагрузкой и рассчитанным параметром дестабилизации, полученного из марковских цепей. Обсуждены условия устойчивого функционирования пастбищ с демонстрацией возможностей непрерывных моделей в виде систем обыкновенных дифференциальных уравнений и дискретных: марковских цепей и автономных импульсных процессов. Марковские цепи, в условиях антропогенных нагрузок на пастбища, адекватно отражают нелинейную динамику пастбищной экосистемы и прогнозируют их финальное стационарное состояние. Это состояние является точкой отсчета для определения параметра дестабилизации, определяющего степень отклонения экосистемы от равновесия. Показано, что однородные марковские цепи можно использовать для составления краткосрочных прогнозов и управления кормовыми запасами пастбищ. С помощью автономных импульсных процессов разработана модель динамики фитоценозов естественных пастбищ. Осуществлены вычислительные эксперименты для определения оптимальных параметров моделей, соответствующих стационарному режиму и оптимальной эксплуатации пастбищ. Формализм автономных импульсных процессов использован для исследования динамики взаимодействий между пастбищными фитоценозами и определения оптимальных параметров матрицы бинарных взаимодействий при решении задач управления пастбищными биоресурсами. Математическое моделирование как метод исследования динамики почвенно-растительных экосистем в виде естественных пастбищ представлено в качестве одного из основных методов исследования в экологии почвенных экосистем.
М.Е. МИРОНОВ1,2, М.А. ПОКРОВСКИЙ1,2, А.Г. ПОКРОВСКИЙ2, Ю.В. ХАРИТОНОВ1, Э.Э. ШУЛЬЦ1 1Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Новосибирск, Россия mmironov@nioch.nsc.ru 2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, Россия miha.pokrovsky@gmai.com
Ключевые слова: дитерпеноиды, фурнолабданоиды, фломизоиковая кислота, гидразины, гетероциклизация, 1,3,4-оксадиазолы, цитотоксичность
Страницы: 407-416
Разработан синтетический подход к модификации структуры биологически активного фуранолабданоида метилового эфира фломизоиковой кислоты введением 1,3,4-оксадиазолилкарбонильного фрагмента в положение 16 углеродного остова. Ключевыми стадиями синтеза являются получение дитерпеноидных (2-(2-(арилоил/гетарилоил)гидразинил)-2-оксоацетил)фуранов и их последующая реакция гетероциклизации, протекающая при действии дегидратирующих реагентов. Оценены цитотоксические свойства полученных соединений методом МТТ-теста на трех линиях опухолевых клеток человека. Показано, что введение по фурановому циклу исходного лабданоида фрагмента (5-(пиридин-4-ил)-1,3,4-оксадиазол-1-ил)метанона значительно увеличивает цитотоксическое действие.
Рассмотрен способ управления плотностью теплового потока при кипении воды при моделировании работы двухфазной системы охлаждения силовой электроники. Проблема увеличения тепловой нагрузки и, как следствие, мощности силовых приборов заключается в невозможности отвести такие тепловые потоки от силового модуля. Наиболее эффективный способ отвода теплоты - кипение - ограничен наступлением кризиса. Предложен метод упрощенного отвода пара от поверхности теплообмена с использованием адиабатных вставок. Используемые вставки позволяют дробить паровые пузыри на более мелкие, что снижает вероятность "запаривания" поверхности, кроме того, на них реализуется режим скольжения жидкости вдоль необогреваемой стенки изотермической вставки в отсутствие влияния паровых пузырей. Основной метод исследования - градиентная теплометрия. Получена зависимость локальной плотности теплового потока от температуры моделируемого силового модуля для различных шагов оребрения при использовании адиабатных вставок. Доказана эффективность предлагаемого способа управления плотностью теплового потока
В экспериментах на крысах показано противолучевое действие нового фармакологического препарата – цитафата. Противолучевой эффект препарата обусловлен способностью ингибировать процессы пероксидного окисления липидов путем инактивации активных форм кислорода. Механизм действия препарата связан с наличием в его химической структуре атомов со свободной валентностью.
"А. Г. ХОЛМОГОРОВ1, Г. Л. ПАШКОВ1, О. Н. КОНОНОВА2, Ю. С. КОНОНОВ1, В. П. ПЛЕХАНОВ1"
"1Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН, ул. К. Маркса, 42, Красноярск 660049 (Россия) E-mail: chem@krsk.infotel.ru 2Красноярский государственный университет, проспект Свободный, 79, Красноярск 660041 (Россия)"
Исследованы выщелачивание золота из продуктов химической подготовки арсенопиритных концентратов тиосульфатными и тиоцианатными растворами, а также сорбционное выделение комплексов золота на углеродных адсорбентах и ионитах.
Представлены результаты расчета и
приближенного описания средней скорости
вибротранспортирования в среде с
сопротивлением, пропорциональным
скорости, в зависимости от различных
параметров, характеризующих систему.
А. Т. КАНАЕВ
"Казахский государственный национальный университет имени аль-Фараби, проспект аль-Фараби, 71, Алматы 480078 (Казахстан) E-mail: Kanajev@ok.kz"
Приводятся данные о геоэкологических и микробиологических особенностях месторождения Миргалимсай (Казахстан). Установлено, что в самом верхнем горизонте микробиологические процессы идут наиболее активно, а с глубиной влияние микрофлоры на окисление руд значительно уменьшается.
Исследована задача о свободной тепловой конвекции между двумя твердыми непроницаемыми дисками. Получено семейство точных решений системы уравнений Навье — Стокса и конвективной теплопроводности для термогравитационной конвекции в приближении Буссинеска в классе Кармана для поля скорости. Рассмотрена задача, когда один из дисков нагрет неравномерно. Найдено, что краевая задача может иметь несколько решений. Описаны все типы течений, возникающие в этой задаче. Полученные решения исследовались на устойчивость в классе автомодельных возмущений того же типа, что и решения. Установлено, что существуют устойчивые режимы течений, которые теряют устойчивость при некоторых значениях чисел Прандтля и Грассгофа. Показано, что потеря устойчивости решения может приводить к трем различным видам дальнейшей эволюции: 1) решение переходит в другое устойчивое стационарное решение, 2) возникают автоколебания, 3) возмущения неограниченно возрастают во времени, что свидетельствует об отсутствии регулярных автомодельных решений для некоторой области определяющих параметров.
Разработаны методики и созданы экспериментальные стенды для исследований термических, калорических и переносных свойств фторорганических жидкостей методами просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения и высокочастотных тепловых волн. Проведены измерения свойств жидких гексафторбензола и перфтортриэтиламина, в результате которых существенно уточнены данные по плотности, коэффициентам теплового расширения, теплопроводности и теплоемкости этих соединений.
Экспериментально исследовано истечение жидкости в пространство с пониженным давлением. Обнаружено, что начиная с давлений порядка 10 Па и ниже пристенная пленка, стекающая по внутренней поверхности канала, на выходной кромке разворачивается на 180° и движется по наружной поверхности в обратном направлении.
А. А. Азбукин, М. А. Булдаков, Б. В. Королев, В. А. Корольков, И. И. Матросов*
"Институт оптического мониторинга СО РАН, Томск *Томский государственный университет"
Страницы: 613-616
Разработан автоматический газоанализатор, предназначенный для непрерывной круглосуточной регистрации концентраций окиси азота и двуокиси серы в уходящих газах теплоэлектростанций. Работа газоанализатора основана на использовании нелазерного источника УФ-излучения и метода дифференциального поглощения.
В статье приводятся результаты анализа снеговых проб, которые отбирались в различных районах города Барнаула сразу после снегопада. В отобранных пробах определялось содержание твердой фазы, а после оттаивания в получившейся жидкой фазе определялись концентрации сульфатов и нитратов, а также рH.
Предлагается оптоемкостный преобразователь, способный преобразовывать оптическую энергию в электрический сигнал через изменение емкости твердотельной структуры. В нем использовано свойство полупроводников изменять поверхностное сопротивление при воздействии оптического излучения. Емкость твердотельной структуры изменяется за счет изменения поверхностного сопротивления арсенида галлия (GaAs). Оптоемкостный преобразователь позволяет обнаруживать наличие оптического излучения, измерять изменение емкости в зависимости от изменения ширины светового пятна, мощности и частоты оптического излучения.
Гидродинамическим и термодинамическим расчетами показано, что при движении газа по замкнутому газодинамическому контуру СО2-лазера включение разряда должно сопровождаться дополнительными потерями давления. В то же время экспериментом установлено, что подвод тепла тлеющим разрядом может не приводить к повышению потерь давления. Визуализация течения показала, что в газоразрядном канале и в расположенном за ним диффузоре существуют стационарные вихри, вращающиеся в плоскости стенки канала. Влияние разряда на движение газа заключается в разбиении крупномасштабных вихрей на мелкие. Одной из причин стратификации анодного слоя является неоднородность потока, которая сокращается под действием тлеющего разряда. Предложен метод определения потерь давления и параметров вентилятора, основанный на сопоставлении температур торможения для изоэнтропических и неизоэнтропических процессов.
На основе математической модели реагирующей двухфазной среды в двухскоростном двухтемпературном приближении численно исследуется процесс вхождения плоской ударной волны в облако частиц алюминия. Падающая ударная волна может иметь как прямоугольный, так и треугольный профиль, т. е. может сопровождаться волной разрежения. В результате анализа расчетных данных определены условия, при которых возможно установление режима стационарной детонации в облаке. Определены сценарии возникновения и типы детонационных течений в облаке в зависимости от амплитуды падающей ударной волны и энергии инициирования. Получены критерии инициирования детонации для различных фракций частиц, выражающие зависимость запасенной энергии ударной волны от ее числа Маха.
Изучена зависимость времени прохождения отдельных этапов нодуляционного процесса на корнях растений гороха, зараженных бактериями Rhizobium leguminosarum, от условий окружающей температуры (оптимальной и пониженной) и субстрата, на котором выращивали растения (песок и водная среда). Показано, что низкая температура и условия гидрокультуры замедляют процесс нодуляции, особенно первый этап, включающий период от момента заражения до появления первых зачатков клубеньков. При этом более эффективным фактором является низкая температура. Установлено, что при всех изменениях условий произрастания на всех изучаемых этапах нодуляции происходят изменения в содержании "растворимых" (экстрагируемых этилацетатом и н-бутанолом) и "нерастворимых" (связанных с клеточными структурами) фенольных соединений (ФС). Однако не установлены общие закономерности в изменении содержания ФС для ингибирующих процесс нодуляции созданных нами условий среды.
Методами мёссбауэровской спектроскопии, рентгеновской дифракции и гравиметрических измерений проведены исследования взаимодействия образца и продуктов износа измельчающих тел, изготовленных из нержавеющей стали, карбида вольфрама и упрочненной шарикоподшипниковой стали ШХ15. Установлено, что при прочих равных условиях наиболее износостойкой и менее склонной принимать участие в процессе механического сплавления является сталь ШХ15. Показано, что при выборе материалов измельчающих тел для исследования процессов механического сплавления необходимо принимать во внимание условие получения достоверной информации: увеличение массы исследуемой смеси в процессе механической обработки не должно превышать 10 %.
В приближении однородного распределения
дефектов на основе уравнений полевой
теории дефектов получено уравнение,
описывающее эволюцию упругой деформации
(напряжений) при заданной скорости
деформирования. В результате численного
решения данного уравнения и
качественного анализа фазового портрета
соответствующей динамической системы
построены кривые деформирования.
Исследована зависимость механических
свойств материалов от скорости
деформирования.
В. Д. ВАСИЛЬЕВСКАЯ, В. Я. ГРИГОРЬЕВ
"Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 119899 Москва, Воробьевы горы, факультет почвоведения"
Страницы: 355-370
Взаимозависимости между характеристиками растительности (надземная и подземная фито-масса, надземная биомасса, видовой состав, проективное покрытие) и свойствами почв (мощность органогенного и корнеобитаемого слоя, содержание гумуса в слое 0-20 см, толщина абиотического наноса) позволили разработать биологические показатели и критерии количественной оценки устойчивости, степень физической и общей деградации, а также динамики самовосстановления нарушенного почвенно-растительного покрова тундр. Дано аналитическое описание процесса самовосстановления растительности и почв, позволяющее по доступному минимуму исходной информации определить продолжительность разных уровней деградации и общей длительности восстановления в разных условиях водного режима.
Ю. А. Аминов, М. М. Горшков, В. Т. Заикин, Г. В. Коваленко, Ю. Р. Никитенко, Г. Н. Рыкованов
РФЯЦ, ВНИИ технической физики, 456770 Снежинск, Yu.A.Aminov@vniitf.ru
Страницы: 121-124
Приведены результаты исследования торможения продуктов детонации взрывчатого вещества на основе ТАТБ с помощью модифицированного метода преград. Результаты экспериментов сравниваются с данными для близкого по составу взрывчатого вещества и с результатами расчета.
А. А. Букаемский
Научно-исследовательский физико-технический институт КрГУ Минобразования РФ 660036 Красноярск, buksir@nifti.krasnoyarsk.ru
Страницы: 121-126
Рассматривается физическая модель взрывного синтеза ультрадисперсного оксида алюминия, основанная на послойном разделении исходного вещества в волне сжатия по агрегатному состоянию и гранулометрическому составу. Исследована взаимосвязь между условиями синтеза и свойствами получаемого материала. Показано, что доля ультрадисперсной фракции в синтезированном порошке зависит от условий окисления металла при разлете, параметров ударно-волнового воздействия и скорости метания исходного материала в газовый объем взрывной камеры. Из экспериментальных данных определены размеры слоев и константы, характеризующие вероятность протекания парофазного окисления алюминия при взрывном синтезе. В координатах, соответствующих технологическим параметрам процесса (выход ультрадисперсной фракции, массы взрывчатого вещества и исходного металла), построена поверхность синтеза и определены параметры, наиболее благоприятные для получения вещества в ультрадисперсном состоянии. Ключевые слова: ультрадисперсный оксид алюминия, взрывной синтез, физическая модель, послойное разделение вещества в волне сжатия, условия синтеза, свойства материала.
Изложены результаты экспериментального
исследования режимов течения с кавернами
и без каверн за прямоугольным порогом в
открытом канале. Приведены фотографии,
иллюстрирующие формы свободного конца
каверн. Показано, что области
существования разных режимов
пересекаются в фазовом пространстве
параметров задачи, что приводит к
неединственности различных функций
параметров. Для профилей свободной
поверхности, коэффициента расхода и
давления на дне потока дана
количественная информация.
Рассматривается изотропная линейно-
упругая (вязкоупругая) плоскость,
содержащая различные эллиптические
физически нелинейные включения,
расстояния между центрами которых велико
по сравнению с их размерами. Решается
задача о выборе ориентации включений и
нагрузок на бесконечности,
обеспечивающих в каждом включении
заранее заданную величину главного
касательного напряжения. Получены
необходимые и достаточные условия
существования решения задачи для случая
несжимаемой неоднородной среды,
находящейся в условиях плоской
деформации.
Приведен оригинальный фотоснимок ретонационной волны, самопроизвольно возникшей в заряде смеси нитроглицерина с нитратом аммония 20/80 при плотности 0,9 г/см3 на расстоянии 0,8 длины заряда и прошедшей назад к месту инициирования половину длины заряда. Скорость прямой волны 2300 м/с, скорость ретонационной волны 1700 м/с. Ретонационная волна зарегистрирована только в одном, уникальном опыте. Ключевые слова: инициирование, детонация, ретонационная волна, скорость, нитроглицерин, нитрат аммония.
Ю. В. Захаров, К. Г. Охоткин*
"Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН, 660036 Красноярск; *Сибирский государственный технологический университет, 660049 Красноярск"
Страницы: 124-131
Приведены точные решения задачи
нелинейного изгиба тонких стержней при
различных способах закрепления и
приложения сосредоточенной нагрузки при
неизменном направлении ее действия.
Проведена систематизация полученных
решений, записанных в едином
параметрическом виде и выраженных через
эллиптические функции Якоби. Эти решения
зависят от одного параметра—модуля
эллиптических функций.
О. М. КОЖОВА, Л. Р. ИЗМЕСТЬЕВА, Л. С. КРАЩУК
Научно-исследовательский институт биологии при Иркутском государственном университете, 664003 Иркутск, ул. Ленина 3, а/я 24
Страницы: 505-510
Представлены результаты режимных наблюдений за концентрацией хлорофилла “а” в Балаганском расширении Братского водохранилища. Описываются сезонные изменения концентрации хлорофилла “а” и его распределение в водной толще. Показано, что после спада концентрации хлорофилла “а” до наименьших значений в 1993 г. в последующие годы началось его постепенное возрастание.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
