Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

06.18 Термоакустика, высокотемпературная акустика, фотоакустический эффект

 

Колчанова Е.А. «Влияние вариации пористости и проницаемости на конвективную устойчивость двухслойной системы при продольной вибрации в невесомости» Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 2, с. 38-47 (2020)

Изучается влияние вариации пористости и проницаемости на порог возникновения осредненной конвекции однокомпонентной жидкости в неоднородно нагретом горизонтальном слое, частично заполненном пористой зоной в условиях нулевой гравитации. Система жидкостного и пористого слоев как целое колеблется с высокой частотой и малой амплитудой в продольном направлении. Проницаемость связана с пористостью формулой Кармана-Козени и однородна в пределах пористой зоны. При численном моделировании линейной задачи устойчивости квазиравновесия жидкости в слоях применяется метод построения фундаментальной системы решений с ортогонализацией векторов частных решений. Находится порог возникновения коротковолновых и длинноволновых конвективных валов. С ростом пористости от 0.3 до 0.8 наблюдается резкая смена вида неустойчивости с коротковолновой на длинноволновую, которая также присутствует при термогравитационной конвекции в слоистых жидкостных системах с пористой зоной в земных условиях. Выделена особенность конвекции в невесомости по сравнению с течением в поле силы тяжести, которая заключается в немонотонном поведении порога устойчивости с ростом пористости при разных фиксированных частотах вибрации. При малых частотах имеется повышение порога, а при больших частотах – его понижение в интервале пористостей от 0.3 до 0.8. Дополнительно исследуется влияние двух типов граничных условий для касательных скоростей вблизи границы раздела слоев на порог возбуждения конвекции в системе с пористой зоной небольшой проницаемости.

Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 2, с. 38-47 (2020) | Рубрики: 04.15 06.18

 

Горшков И.Б., Петров В.В. «Численное моделирование кольцевого четырехступенчатого термоакустического двигателя с бегущей волной» Известия Саратовского государственного университета. Новая серия. Серия: Физика, 18, № 4, с. 285-296 (2018)

Технология термоакустического преобразования энергии – одна из наиболее перспективных технологий преобразования тепловой энергии в электрическую. В данной работе сделан краткий обзор достижений в области разработки многоступенчатых термоакустических двигателей с бегущей волной. Проведено численное моделирование четырехступенчатого двигателя при работе с нагрузкой. Целью работы было определение параметров двигателя, необходимых для достижения максимума КПД системы с нагрузкой и перепада мощности на нагрузке. Оптимизация параметров двигателя была проведена в программе DeltaEC. Данная программа численно интегрирует дифференциальные уравнения термоакустики. Для расчета был взят двигатель с длиной корпуса 6 м и диаметром ступени 33 мм. Температура горячего и холодного теплообменников во всех расчетах была 600 и 300 К соответственно. Рабочий газ – гелий с давлением 1 МПа. Было показано, что если жертвовать КПД на нагрузке, то существует возможность существенного увеличения выходной мощности на нагрузке двигателя (примерно в 24.5 раза). При настройке параметров на максимум перепада мощности на нагрузке КПД системы оказался в 3.44 раза меньше, чем при настройке на максимум КПД системы. Для заданного в расчете двигателя были определены оптимальное положение нагрузки внутри резонатора, оптимальное соотношение диаметра ступени и диаметра резонатора. Даны рекомендации по выбору длины ступени.

Известия Саратовского государственного университета. Новая серия. Серия: Физика, 18, № 4, с. 285-296 (2018) | Рубрика: 06.18

 

Кытин В.Г., Гавалян М.Ю., Потапов Б.Г., Асланян Э.Г., Щипунов А.Н. «Установка относительной акустической газовой термометрии в диапазоне низких температур от 4,2 до 80 К» Измерительная техника, № 1, с. 45-51 (2020)

Разработана и испытана установка относительной акустической газовой термометрии, предназначенная для воспроизведения и передачи единицы термодинамической температуры кельвина в диапазоне низких температур 4,2–80 К. Разработанная установка отличается от разработанных ранее установок относительной акустической газовой термометрии размерами основного узла – резонатора. Уменьшение размеров резонатора (диаметра полости) позволило в несколько раз уменьшить массу охлаждаемых частей установки по сравнению с массой таких частей ранее используемой установки. Это значительно сокращает расход жидких гелия и азота, необходимых для охлаждения резонатора, а также уменьшает время стабилизации температуры и, соответственно, время измерений. Представлены результаты проверки работы основных систем разработанной установки.

Измерительная техника, № 1, с. 45-51 (2020) | Рубрика: 06.18

 

Васильевский С.А., Гордеев А.Н., Колесников А.Ф., Чаплыгин А.В. «Тепловой эффект поверхностного катализа в дозвуковых струях диссоциированного воздуха: эксперимент на ВЧ-плазмотроне и численное моделирование» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 137-150 (2020)

На 100 киловатном индукционном плазмотроне ВГУ-4 проведены эксперименты по теплообмену в дозвуковых струях диссоциированного воздуха. При давлении в барокамере 50 и 100 гПа и мощности ВЧ-генератора 30–70 кВт измерены тепловые потоки к водоохлаждаемым поверхностям меди, серебра, тантала, бериллия, ниобия, золота, молибдена и кварца в критической точке цилиндрической модели диаметром 50 мм с плоским носком и скругленной кромкой. При этих же давлениях и мощности ВЧ-генератора 45 и 64 кВт исследован конвективный нагрев образца из спеченного карбида кремния в интервале температуры поверхности 1720–1910 K. Продемонстрирован эффект определяющего влияния каталитичности поверхности по отношению к рекомбинации атомов азота и кислорода на тепловой поток. Для условий экспериментов выполнено численное моделирование течений воздушной плазмы в разрядном канале плазмотрона, обтекания цилиндрической модели дозвуковыми струями и теплопередачи к критической точке модели. Из сравнения экспериментальных и расчетных данных по тепловым потокам к поверхностям металлов (Tw=300 K), кварца (Tw=572–722 K) и карбида кремния (Tw=1720–1910 K) установлена количественная шкала каталитичности исследованных материалов по отношению к гетерогенной рекомбинации атомов азота и кислорода.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 137-150 (2020) | Рубрики: 06.18 08.15

 

Хина Б.Б., Клубович В.В., Кулак М.М. «Механизм влияния ультразвука на процессы горения и структурообразования при СВС в системах на основе титана» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук), 65, № 1, с. 7-16 (2020)

На разработанной экспериментальной установке исследовано влияние ультразвуковых колебаний (УЗК) на температуру и скорость горения при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе (СВС) в системах Ti-C, Ti-C-Ni-Mo, Ti-B. На основании анализа существующих литературных данных и собственных измерений разработано теоретическое объяснение полученных результатов. Установлено влияние интенсивности ультразвуковых колебаний на состав и структуру конечных продуктов синтеза. Получено, что наряду с изменением параметров волны горения увеличивается полнота взаимодействия и происходит изменение микроструктуры и фазового состава продуктов реакции. Предложена концепция разделения влияния УЗК на СВС на тепловое (макроскопическое), связанное с вынужденной конвекцией газа вокруг осциллирующего образца, которая приводит к снижению температуры и скорости горения, и микроскопическое (нетепловое) воздействие, связанное с изменением условий растекания расплава, протекания гетерогенных реакций и массопереноса в жидкой фазе в высокотемпературной зоне волны СВС, что приводит к изменению фазового состава и структуры конечного продукта.

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук), 65, № 1, с. 7-16 (2020) | Рубрика: 06.18