Главная – Журналы – Поиск по журналам

Данная статья представляет собой обзор результатов комплексного изучения и датирования контуритовых отложений Юго-Западной Атлантики, выявления источников и процессов переноса осадочного вещества в контексте плиоцен-четвертичных изменений среды и климата. Основное внимание уделено исследованиям Лаборатории палеоокеанологии ИО РАН совместно с коллегами в течение последнего десятилетия. Рассматриваются контуритовые системы континентального склона Аргентинской Патагонии, плато Санта-Катарина и Сан-Паулу, дрифта Иоффе и гравитит-контуритовая система у подножия подводной горы Сан-Томе. Идентификация этих систем проведена на основе широкого комплекса сейсмоакустических, литолого-геохимических данных, изменений магнитной восприимчивости. Рассмотрены специфические признаки контуритов, отличающие их от других типов донных осадков. Возраст отложений определен с помощью биостратиграфии либо изотопно-кислородной стратиграфии и подтвержден масс-спектрометрическими радиоуглеродными датировками (в пределах последних 50 тыс. лет). Показано, что основным фактором формирования контуритовых систем является эрозионно-аккумулятивная деятельность придонных (вдольсклоновых) течений вод антарктического происхождения – важной составляющей Атлантической меридиональной циркуляции и глобального конвейера. Таким образом, контуритовые системы содержат «летопись» геологической и климатической истории региона. На дрифте Иоффе вскрыты самые древние отложения из всех рассмотренных в данной работе. Они накопились за последние 3.2 млн лет, т.е. в течение интервала формирования палеоокеанологической изменчивости современного типа после закрытия Панамского прохода. Для остальных систем вскрытые колонками отложения характеризуют ледниково-межледниковые стадии позднечетвертичного этапа геологической истории и соответствующие изменения уровня океана, климата и придонной циркуляции.

Проведено исследование сложного пространственного течения струи фреона, истекающей из длинного канала треугольного сечения, в режиме ламинарно-турбулентного перехода. С целью получения подробной картины течения реализован многоракурсный измерительный комплекс гильберт-диагностики на базе прибора ИАБ-463М. Показано, что геометрия канала оказывает слабое влияние на сценарий ламинарно-турбулентного перехода в канале с образованием puff-структур. Установлено, что при попадании в струю, истекающую из треугольного в сечении канала, puff-структура вызывает её турбулизацию и генерирует вторичные возмущения в слое смешения. Результаты могут иметь практическое значение в процессах горения и осаждения CVD.

Рассматривается новый метод повышения качества изображений, восстановленных из цифровых голограмм, методом пространственных субпиксельных сдвигов, т. е. сдвигов на некоторую величину, меньшую, чем разрешение, обеспечиваемое устройствами регистрации. В цифровой голографии в качестве среды для записи голограмм используются матрицы фотоприёмников. Разрешение определяется типом применяемых матриц. Для получения голограмм использовалась камера с матрицей фотоприёмников разрешением 9000 х 6752 и размером одного элемента 0,86 х 0,86 мкм. Размер применяемой матрицы составлял 7,7 х 5,8 мм, пространственное разрешение таких устройств - около 500-1000 линий/мм. Это уже позволяет получать цифровые голограммы. Однако для повышения качества восстановленных изображений необходимо повысить разрешение голограммы при регистрации. Для увеличения разрешения в работе использовалось устройство для внесения пространственного субпиксельного сдвига матрицы фотоприёмников. Недостаточное разрешение матриц компенсировалось с помощью субпиксельных пространственных сдвигов. Сдвиг осуществлялся по координатам X и Y на 430 нм, что составило половину размера одного элемента матрицы. Размер цифровой голограммы увеличился в 4 раза (18000 х 13504 пикселя). Восстановление изображений производилось с помощью быстрого преобразования Фурье. Для ускорения работы потребовалось использовать графический ускоритель для восстановления изображений из голограмм.

Проведено экспериментальное исследование первичной и вторичной нестационарных неустойчивостей пограничного слоя скользящего крыла в условиях доминирования первичной неустойчивости поперечного течения в присутствии локализованного трехмерного элемента шероховатости на обтекаемой поверхности. Измерения выполнялись с помощью термоанемометра в малотурбулентной аэродинамической трубе при малой дозвуковой скорости набегающего потока в условиях неконтролируемых («естественных») нестационарных возмущений. Обнаружено и подробно изучено четыре типа усиливаемых нестационарных возмущений пограничного слоя: низкочастотные, ассоциируемые с первичной неустойчивостью течения, среднечастотные (тип III вторичной неустойчивости) и высокочастотные (тип I и II вторичной неустойчивости). Подробно исследованы свойства этих возмущений и проведен анализ положения и формы областей их локализации в плоскости, нормальной стенке и потоку, относительно слоев сильного сдвига продольной компоненты средней скорости потока по размаху и по нормали к стенке. Показана сложная природа вторичных возмущений, которую трудно объяснить упрощенными представлениями о существовании z- и y- мод вторичной неустойчивости, рассмотренными в предыдущих исследованиях.

Представлены результаты термоанемометрических измерений набегающего потока и пограничного слоя плоской пластины с притупленной передней кромкой, при наличии источника возмущений в виде N-волны. На основе проведенных измерений получены оценки взаимных корреляционных характеристик. По распределению взаимных фаз сделаны выводы о наличии дифракционных явлений набегающих пульсаций. Показано, что в отличии от случая с острой передней кромкой, в случае притупленной передней кромки не удается достоверно определить наличие дифракционных явлений.

Для описания течения в дальнем плоском турбулентном следе за телом в пассивно стратифицированной жидкости привлекается математическая модель, включающая в себя алгебраические представления Роди рейнольдсовых напряжений и дифференциальные уравнения переноса дефекта продольной компоненты осредненной скорости, баланса энергии турбулентности и скорости ее диссипации, дефекта плотности, вертикальной компоненты вектора потока массы и дисперсии турбулентных флуктуаций плотности. Используется приближение дальнего следа. Обсуждается вопрос о локально-равновесном усечении двух последних уравнений. Сопоставляются законы автомодельного вырождения характеристик поля плотности в классическом турбулентном следе за буксируемым цилиндром и безымпульсном турбулентном следе. Дана основанная на численных экспериментах интерпретация появления значительных погрешностей при использовании локально-равновесного усечения уравнения переноса дисперсии флуктуаций плотности.

Выполнено экспериментальное исследование течения в дискретно-шероховатом канале. Рассмотрено влияние относительной высоты поперечных выступов (в диапазоне от 2 до 10 % высоты канала) на характеристики турбулентности и процесс формирования течения в пристеночной области канала. Акцент в работе сделан на малые высоты выступов. Установлено, что при высоте выступов менее 5,5 % происходит кардинальное изменение пульсационных и пространственных параметров течения, а также меняется структура течения в отрывной области и механизмы формирования вихрей. Поперечный размер вихрей за выступами высотой 2 % превышает высоту выступа в два раза. Характерный пик в спектрах, соответствующий частоте срыва вихрей при полном проявлении шероховатости, при уменьшении высоты выступов постепенно вырождается, и основную роль в формировании вихрей начинают играть вертикальные маховые движения границы отрывной области.

Методами численного моделирования в трехмерной постановке выполнены расчеты газодинамики внутреннего электрода плазмотрона двухкамерной схемы при его «холодной» продувке. Получены пространственные распределения скорости газового потока, кинетической энергии турбулентности и давления в полости двухкамерного электрода с двумя завихрителями, обеспечивающими тангенциальный подвод плазмообразующего воздуха. Изменения скорости газа в поперечных сечениях дуговой камеры согласуются с ранее опубликованными данными «холодной» дымовой продувки двухкамерного плазмотрона с цилиндрической формой электрода. Установлено, что цилиндроконическая форма внутреннего электрода может приводить к сокращению начального ламинарного участка столба электрической дуги за счет расширения турбулентного участка при фиксированной средней ее длине. В экспериментах на плазмотроне с межэлектродной вставкой показано, что цилиндроконическая форма электрода приводит к увеличению напряжения в плазмотроне на 30 - 35 % по сравнению с электродом цилиндрической формы, что качественно подтверждает полученные расчетные данные о повышении кинетической энергии турбулентности и расширении турбулентного участка столба электрической дуги в плазмотроне двухкамерной схемы.

Экспериментальное исследование гидродинамики полидисперсной пульпы актуально для задач алюминиевого производства. Развит метод матричной электроимпедансной диагностики, основанный на синхронной регистрации пространственного распределения параметров комплексной проводимости и диэлектрической проницаемости среды в узлах проволочной сетки. Метод позволяет изучать трехмерные течения многофазной модели. Основой измерительного комплекса является матричный сетчатый электроимпедансный датчик, состоящий из координатно-связанных наборов проводников, пересечения которых в пространстве образуют измерительные узлы системы. Трассер представляет собой жидкость с комплексной электропроводностью, отличной от основного потока. В процессе измерений динамически регистрируются импедансы в каждом трехмерном пространственном узле сетки, определяя параметры течения многофазных потоков. В результате исследований экспериментально показана возможность измерений процессов распространения примеси при перемешивания в жидкости с расширенным до 90 дБ динамическим диапазоном

Представлены экспериментальные результаты по диффузионному горению микроструи водорода, истекающей из сферы, обтекаемой потоком воздуха. Рассмотрены два предельных случая истечения горящей микроструи водорода: когда струя расположена в точке растекания потока на сфере и в противоположной точке, в корме сферы, где реализуются различные структуры отрывного течения. Исследованы три характерных режима скорости истечения микроструи водорода, позволяющие реализовать различные структуры горящей струи при нулевой скорости набегающего потока. Показано, как меняется топология и структура струи. Визуализация течения проведена с помощью тепловизора. Проведено сравнение с результатами, полученными с использованием теневого прибора.