Главная – Журналы – Поиск по журналам

В статье представлены результаты экспериментов и расчетов по изучению закономерностей взаимодействия высокоскоростного потока газа и частиц со сложной преградой, состоящей из подложки с установленной перед ней перегородкой, содержащей коническую сужающуюся или расширяющуюся апертуру, в условиях холодного газодинамического напыления. Численное моделирование проводилось с помощью программного пакета ANSYS Fluent в режиме движения одиночных частиц (т.е. без учета влияния частиц на параметры газового течения). Также проведено сравнение с результатами исследования взаимодействия таких потоков с преградой, содержащей цилиндрические апертуры.

Экспериментально изучены характеристики трехкомпонентных суспензионных топлив, включающих уголь, воду и пирогенетическую жидкость (побочный продукт термической переработки древесных отходов), а также исследованы процессы диспергирования полученных суспензий применительно к технологии их сжигания в энергетических котлах. Образцы суспензий для исследования получены по технологии, включающей измельчение угольной массы на шаровой барабанной мельнице, дозированное смешивание компонентов и обработку полученной смеси на роторном гидродинамическом генераторе кавитации, обеспечивающем доизмельчение угольной массы, гомогенизацию суспензии и механохимическую активацию топлива. Диспергирование суспензий производилось с использованием пневматической форсунки с внешним смешением суспензии и распыляющего агента. Средний размер капель суспензии в струе после распыления определялся при помощи интерферометрического метода (Interferometric Particle Imaging, IPI). Регистрация скорости капель осуществлялась методом цифровой трассерной визуализации (Particle Image Velocimetry, PIV). Получены характеристики газожидкостного течения, создаваемого форсункой, от первичного разрушения жидкой струи до конечного состояния спрея.

В статье показано, что дальнобойность равновесной микроструи SF₆, нормированная на диаметр сопла, не зависит от размерной температуры торможения при сохранении четырех безразмерных параметров (нерасчетность, число Рейнольса по диаметру сопла и два температурных фактора). В отличие от равновесного случая, дальнобойность колебательно возбужденной микроструи SF₆ существенно немонотонно зависит от размерной температуры торможения.

Исследован теплообмен при испарении капли жидкости, лежащей на нагреваемой структурированной поверхности из черного кремния и гладкого стекла с графитовым покрытием. В качестве рабочих жидкостей использовались вода и летучая диэлектрическая жидкость HFE-7100. Проведены исследования полей температур при съемке тепловизором сверху и сбоку. Исследовано конвективное течение внутри капли, вызванное эффектом Марангони. Проанализированы возникающие структуры внутри нагреваемой капли жидкости в зависимости от типа жидкости. В частности, для капель HFE-7100 подробно изучена эволюция конвективных ячеек в форме цветка. Измерены скорости движения контактной линии при испарении микрокапель.

Представлены результаты экспериментального исследования капиллярного растекания жидкости по созданным методом криогенного плазмохимического травления супергидрофильным поверхностям черного кремния различной морфологии. Было подготовлено пять образцов капиллярных поверхностей, различающихся характеристиками микроструктур, включая две гибридные поверхности, комбинирующие микроструктурирование разной высоты. Исследована морфология поверхностей и характеристики их смачивания водой, включая число Wi, характеризующее капиллярное впитывание жидкости. Обнаружено, что большая высота микроструктур приводит к лучшему растеканию жидкости. Максимальные значения числа Wi достигаются на гибридных поверхностях с большей плотностью «высоких» микроструктур. Продемонстрирована перспективность использования гибридных капиллярных поверхностей для повышения величины критического теплового потока при кипении воды.

Продемонстрированы процессы кристаллизации наноразмерных частиц в расширяющейся струе высокоэнтальпийной сильно неравновесной плазмы на примере титана с последующим нанесением их на поверхность. Источником плазменного потока служил дисковый магнитогидродинамический ускоритель. На вход ускорителя подавался транспортный газ с добавкой газообразных прекурсоров. Поток, генерируемый МГД-ускорителем, приобретал скорость порядка нескольких километров в секунду и истекал в вакуум. Образовавшаяся струя обтекала подложку, располагавшуюся на расстоянии порядка ширины канала от выхода ускорителя, на которой образовывалось гладкое покрытие. При отнесении подложки от ускорителя на расстояние, на порядок большее ширины канала, образовывалось покрытие, состоявшее из наноразмерных кристаллов.

Методом лазерной вспышки измерены температуропроводность и теплопроводность эрбия в твердом состоянии в интервале температур 295 - 1475 K. Получены аппроксимационные уравнения и таблица справочных значений для температурной зависимости коэффициентов переноса тепла исследованного металла. Проведено сопоставление полученных результатов с известными литературными данными. Показано, что температурная зависимость теплопроводности эрбия в основном определяется электронным вкладом.

В работе приведены экспериментальные данные по влиянию морфологии структуры супергидрофильной поверхности черного кремния, полученной методом плазмохимического травления, на теплообмен при кипении воды в условиях большого объема. Исследуются поверхности кремния, имеющие однородные и гибридные микроструктуры. Эксперименты по теплообмену проводились на предварительно отобранных микроструктурированных поверхностях с наилучшими характеристиками капиллярного впитывания. Показано, что критический тепловой поток (КТП) для поверхности с гибридной структурой примерно в три раза превышает КТП для гладкой кремниевой поверхности (660 кВт/м²), достигая величины 1914 кВт/м², тогда как КТП для поверхности с однородной структурой превышает КТП для гладкой поверхности в 2,4 раза, достигая значения 1568 кВт/м². При этом максимальный зафиксированный коэффициент теплоотдачи (КТО) поверхности с однородной капиллярной структурой, напротив, является наибольшим (77 кВт/(м²K)), до двух раз превышая значения коэффициента теплоотдачи для немодифицированной поверхности в области умеренных тепловых потоков. Поверхность с гибридной структурой демонстрирует задержку начала кипения при сравнении с результатами для гладкой поверхности, однако с дальнейшим ростом теплового потока заметно превышает КТО гладкой референсной поверхности, достигая в итоге максимального значения в 45 кВт/(м²K) в предкризисной области.

Методом просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения измерена плотность жидкой смеси фторидов лития, натрия и калия эвтектического состава (FLiNaK) в интервале температур от ликвидуса до 1010 K. На основании экспериментальных данных предложено уравнение зависимости плотности от температуры. Проведено сравнение полученных результатов по термическим свойствам расплава FLiNaK с литературными данными. С использованием приближения идеального раствора рассчитана температурная зависимость плотности FLiNaK в твердом состоянии и оценен скачок плотности при плавлении.

Рассматриваются процессы теплообмена и фазовых превращений в пресном водоеме в холодный период года. Применяемая для определения температурного режима водоема и динамики ледяного покрова нестационарная вычислительная модель основана на численном решении задачи Стефана в обобщенной формулировке. Климатические условия учитываются в виде зависимостей среднесуточных значений температуры воздуха, скорости ветра, влажности и потока солнечного излучения. Проводится анализ влияния тепловых потоков и высоты снежного покрова на температурный режим водоема и динамику нарастания льда.