Бирюков В.И., Иванов В.Н., Царапкин Р.А. «Метод прогнозирования запаса устойчивости по отношению к акустическим колебаниям в камерах ракетных двигателей по шумам горения» Физика горения и взрыва, 57, № 1, с. 80-89 (2021)

Разработан экспериментальный метод определения предельных возмущений давления, инициирующих акустическую неустойчивость в камерах сгорания жидкостных ракетных двигателей, на основе которого выполняются оценки запасов устойчивости рабочего процесса. Метод основан на статистической обработке зарегистрированных пульсаций давления "шумов" в окрестности собственных резонансных частот для всех нормальных мод акустических колебаний в цилиндрических камерах сгорания и газогенераторах. В качестве диагностического критерия прогнозирования устойчивого либо неустойчивого состояния динамической системы принят коэффициент (декремент) затухания колебаний, характеризующий разницу генерируемой и диссипируемой энергии. Метод построен на базе теории автоколебательных динамических систем и одномерных марковских случайных процессов с использованием аппарата уравнения Фоккера–Планка–Колмогорова. Анализ нелинейного дифференциального уравнения с симметризованной стохастической правой частью, описывающей белый шум, для экспериментально определенных амплитуд пульсаций давления и их статистической обработки с использованием пакета программ "Мера" позволяет идентифицировать состояние автоколебательной системы как устойчивое либо неустойчивое. Метод является "пассивным", он применим без использования стандартных внешних импульсных возмущающих устройств. Ключевые слова: шумы горения, акустические моды, декремент затухания, автоколебания, запас устойчивости

Спирин И.А., Пронин Д.А., Митин Е.С., Симаков В.Г., Брагунец В.А., Цветков А.В., Шестаков Е.Е., Сустаева Ю.М., Шевлягин О.В., Вахмистров С.А. «О механизме детонации взрывчатых смесей тэна с гидрокарбонатом натрия» Физика горения и взрыва, 56, № 6, с. 107-115 (2020)

С помощью радиоинтерферометрического, электронно-оптического (НАНОГЕЙТ-22) методов и метода с применением ПВДФ-датчика давления исследована детонация смесей высокодисперсного тэна с гидрокарбонатом натрия с массовой долей последнего до 90%. Полученные экспериментальные результаты указывают на возможность существования различных режимов детонации в смесях. При массовой доле NaHCO₃≤85% распространение детонационной волны в основном обусловлено ударным сжатием. При большем содержании NaHCO₃ (90%) агентом распространения преимущественно являются струи продуктов взрыва. Ключевые слова: взрывчатое вещество, детонационная волна, взрывное горение, продукты взрыва, фоторегистрация, пьезоэлектрический датчик давления, радиоинтерферометрический метод

Волков К.Н., Емельянов В.Н., Ефремов А.В., Цветков А.И. «Инфразвуковой газоструйный резонансный излучатель и его амплитудно-частотные характеристики» Инженерно-физический журнал, 94, № 2, с. 496-506 (2021)

Исследовано влияние геометрических и режимных параметров инфразвукового газоструйного излучателя на процесс генерации звукового поля с преобладающим дискретным тоном на основной частоте резонансной трубы. Проведено параметрическое исследование автоколебательных процессов, возникающих при взаимодействии дозвуковой и сверхзвуковой струй газа с трубной полостью. Обсуждается нестационарная структура течения внутри резонатора, характерная для автоколебательного режима взаимодействия струи с преградой. Основное внимание уделено изучению картины течения газа внутри полости резонансной трубы и амплитудно-частотных характеристик волнового процесса в ней. Даны рекомендации по выбору схемы инфразвукового газоструйного излучателя с учетом его практического использования. Ключевые слова: газоструйный излучатель, эффект Гартмана, сверхзвуковая струя, генерация шума, автоколебательный процесс

Волков К.Н., Емельянов В.Н., Ефремов А.В., Цветков А.И. «Газодинамические и акустические характеристики газоструйного стержневого излучателя с дозвуковой струей» Инженерно-физический журнал, 93, № 5, с. 1220-1232 (2020)

Рассматривается схема газоструйного стержневого излучателя гартмановского типа с дозвуковой струей и схема измерения его акустических параметров. В этом излучателе, в отличие от генератора Гартмана, используется не цилиндрическая, а кольцевая струя, движущаяся вдоль тонкого круглого цилиндра (стержня), расположенного на оси сопла излучателя. Проведено параметрическое исследование характеристик газодинамических и акустических процессов, возникающих в трубной полости газоструйного стержневого излучателя при взаимодействии дозвуковой струи газа с этой полостью, и рассмотрена нестационарная структура течения внутри резонатора излучателя. Даны рекомендации по выбору схем излучателей с учетом их практической реализации.

Аникин А.Ю., Доброхотов С.Ю., Назайкинский В.Е., Цветкова А.В. «Нестандартные лиувиллевы торы и каустики в асимптотиках в виде функций Эйри и Бесселя для двумерных стоячих береговых волн» Алгебра и анализ, 33, № 2, с. 5-34 (2021)

Рассматривается спектральная задача ‹∇, D(x)∇φ=λφ в ограниченной двумерной области Ω, где D(x) – положительная внутри области гладкая функция, такая, что на границе области она равна нулю, а её градиент отличен от нуля. Эта задача возникает при исследовании длинных волн, захваченных берегами и донными неоднородностями. Для её асимптотических решений при λ→∞ приводятся явные формулы в случае, когда функция D(x) имеет специальный вид, гарантирующий полную интегрируемость гамильтоновой системы, отвечающей гамильтониану H(x, p)= D(x)p². Поскольку задача вырождена, соответствующие лиувиллевы торы лежат не в стандартном фазовом пространстве T*Ω, а в “пополненном” фазовом пространстве Φ⊃T*Ω, при этом их сужения на T*Ω оказываются некомпактными и “уходят на бесконечность” по импульсам при подходе к границе области. В результате возникают нестандартные каустики, образованные границей области или её частью, в окрестности которых асимптотические собственные функции выражаются через функцию Бесселя сложного аргумента. Стандартные каустики (внутри области) также могут появляться, что даёт в асимптотике функции Эйри.

Бобков В.Г., Вершков В.А., Козубская Т.К., Цветкова В.О. «Методика деформации неструктурированных сеток в задачах определения аэродинамических характеристик тел при малых перемещениях» Математическое моделирование, 33, № 3, с. 109-132 (2021)

Представлена методика деформации неструктурированной гибридной сетки для моделирования течения около твердых тел, совершающих малые движения по заданным извне законам или под действием аэродинамических сил. Метод основан на использовании вспомогательной стренд-сетки, «привязанной» к ограниченной области расчетной сетки. Вдоль каждого стренда решается одномерная задача сжатия-растяжения с целью обеспечения гладкого изменения размера сеточных элементов. Расчетная сетка в области пограничного слоя остается неизменной. Эффективность метода продемонстрирована на решении двумерных и трехмерных задач по моделированию обтекания изолированных подвижных тел простой конфигурации. Методика реализована в комплексе программ NOISEtte.

Цеханович А.И., Петросян С.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Шлирен-система для исследования структуры ультразвуковых полей в жидкости» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, с. 2050802_-1-2050802_-8 (2020)

Описана шлирен-система, разработанная в Лаборатории медицинского и промышленного ультразвука МГУ для исследования структуры полей ультразвуковых излучателей. Представлены результаты компьютерного моделирования процесса прохождения светового пучка через область пространственно-временных неоднородностей показателя преломления в среде, созданных ультразвуковым излучателем, а также экспериментально полученные теневые картины с использованием непрерывной подсветки белым светом.

Цзянь Чжан, Наймин Ци, Цзихай Цзян «Влияние вязкости гидравлической жидкости на кавитационную люминесценцию» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 67-79 (2021)

Схлопывание кавитационных пузырьков в гидравлической системе приводит к возникновению локальных зон повышенных температуры и давления и – при определенных условиях – к люминесценции. В настоящей работе изучается влияние вязкости гидравлической жидкости на кавитационную люминесценцию. В гидравлическом коническом дроссельном клапане в качестве противоизносной жидкости используется гидравлическое масло с вязкостью 32 и 46 мм²/с при 40°С. Численное моделирование течения в коническом дроссельном клапане выполнено при различных значениях вязкости. Создание визуальной экспериментальной установки для изучения гидравлической кавитации позволило наблюдать кавитационную люминесценцию в клапане при трех различных параметрах гидравлического масла. По завершении эксперимента показатель вязкости масла возрастает, а температура затвердевания и температура вспышки уменьшаются. Таким образом, в результате люминесценции улучшаются характеристики зависимости между температурой и вязкостью и текучесть среды при низких температурах, но понижается безопасность системы.

Цзянь Инь, Тао Цзя, Ди Гао «Численное исследование обтекания группы цилиндров при малых числах Рейнольдса» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 97-109 (2021)

Численно исследовано обтекание группы семи разнесенных цилиндров. С этой целью уравнения Навье–Стокса для двумерного течения несжимаемой жидкости решаются методом конечных элементов при числе Рейнольдса 200 и в диапазоне безразмерных расстояний между цилиндрами L/D=1.1–5. В соответствии с характерными гидродинамическими параметрами обтекания и расположением вихревых дорожек, можно выделить три существенно различные формы течения в следе за телами, а именно, режим обтекания системы как единого тупого тела (1.1<L/D<1.5), режим отклоняющегося потока (1.5<L/D<3) и режим вихревого соударения (3<L/D<5). Для более глубокого исследования характерных особенностей упомянутых режимов течения проанализированы изменения гидродинамических сил, действующих на семь цилиндров, механизмы, определяющие эти изменения, и структуры следов. Результаты этого анализа показывают, что в разных упомянутых режимах течение в просвете между телами по-разному влияет на изменение гидродинамических характеристик. Показано, что изменение структуры следа тесно связано с переменой режима обтекания.

Цзянь Чжан, Наймин Ци, Цзихай Цзян «Влияние вязкости гидравлической жидкости на кавитационную люминесценцию» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 67-79 (2021)

Схлопывание кавитационных пузырьков в гидравлической системе приводит к возникновению локальных зон повышенных температуры и давления и – при определенных условиях – к люминесценции. В настоящей работе изучается влияние вязкости гидравлической жидкости на кавитационную люминесценцию. В гидравлическом коническом дроссельном клапане в качестве противоизносной жидкости используется гидравлическое масло с вязкостью 32 и 46 мм²/с при 40°С. Численное моделирование течения в коническом дроссельном клапане выполнено при различных значениях вязкости. Создание визуальной экспериментальной установки для изучения гидравлической кавитации позволило наблюдать кавитационную люминесценцию в клапане при трех различных параметрах гидравлического масла. По завершении эксперимента показатель вязкости масла возрастает, а температура затвердевания и температура вспышки уменьшаются. Таким образом, в результате люминесценции улучшаются характеристики зависимости между температурой и вязкостью и текучесть среды при низких температурах, но понижается безопасность системы.

Фань В., Чжоу Н., Цзяо Ц., Ши Ц., Тан К. «Исследование характеристик цилиндрических самодельных взрывных устройств и форм разрушения оболочек контейнеров при взрыве» Прикладная механика и техническая физика, 61, № 6, с. 133-142 (2020)

С использованием метода конечных элементов и стохастической модели разрушения Мотта изучены свойства цилиндрических самодельных взрывных устройств и формы разрушения оболочек контейнера, в которые заключены заряды. Приведены результаты экспериментальных исследований оболочки контейнера при воздействии гидравлического удара и взрывной волны. Установлено, что характер разрушения контейнера зависит от свойств взрывчатого вещества, количества заряда и его расположения. Разрушение контейнера происходит вследствие накопления сдвиговых деформаций. Показано, что при взрыве самодельных взрывных устройств скорость увеличения давления в контейнере существенно меньше, чем в случае стандартных взрывчатых веществ. В областях оболочки, расположенных вблизи точки детонации, при взрыве образуются более мелкие фрагменты (осколки).

Арансон И.С., Гапонов-Грехов А.В., Захаров В.Е., Зверев В.А., Кузнецов Е.А., Литвак А.Г., Некоркин В.И., Пиковский А.С., Руденко О.В., Сергеев А.М., Синай Я.Г., Цимринг Л.Ш. «Михаил Израилевич Рабинович (к 80-летию со дня рождения)» Успехи физических наук, 191, № 4, с. 447-448 (2021)

Балунов А.И., Сукин И.А., Цирлин А.М. «Выбор порядка разделения многокомпонентных смесей в системах, использующих механическую энергию» Математическое моделирование, 33, № 2, с. 82-92 (2021)

Для кинетики процесса массопереноса в форме Онсагера рассмотрены задачи о порядке разделения многокомпонентной смеси, минимизирующем затраты энергии в процессах заданной производительности, и об оптимальном распределении поверхностей массопереноса (размеров аппаратов) между ступенями разделения в системах, использующих механическую или электрическую энергию. Получены алгоритм выбора порядка разделения и расчетные формулы для оптимального распределения площадей контакта. Введено понятие приведенных концентраций компонентов и фракций как отношения их концентраций к корню квадратному из удельных коэффициентов проницаемости. Дан пример расчета.

Хмелев В.Н., Цыганок С.Н., Шакура В.А. «Ультразвуковое воздействие через промежуточные среды» Южно-Сибирский научный вестник, № 1, с. 63-74 (2020)

Приводятся исследования функциональных возможностей ультразвукового воздействия через промежуточные звукопроводящие среды. А именно, исследуется ультразвуковое воздействие на дисперсные среды с преимущественно жидкой фазой, которые находятся внутри пробирки. Актуальность такого подхода является в обеспечении кавитационного воздействия, при котором не происходит изменение стерильной атмосферы в обрабатываемой среде. Количественно измерено и качественно доказано, что при ультразвуковом воздействии через промежуточные среды внутри пробирки создаются схолпывающиеся кавитационные пузырьки. Их энергии достаточно для интенсификации технологических процессов, например, получения эмульсий различных растительных масел.

Акинфеева А.В., Егорова Е.Ю., Цыганок С.Н. «Влияние ультразвуковой обработки на характеристики модельных эмульсионных систем из высокобелкового растительного сырья» Южно-Сибирский научный вестник, № 2, с. 73-79 (2020)

Проводится оценка эффективности применения ультразвука при получении напитков эмульсионной структуры из высокобелкового растительного сырья, в качестве которого авторами рассматриваются жмыхи и мука из масличных семян. В качестве генератора ультразвуковых колебаний в работе применяли прибор серии «Волна» (модель УЗТА-0,4/22–ОМ). При получении растительного аналога молока высокобелковым сырьем служила мятка из ядра кедровых орехов, при получении растительного аналога молочных сливок – мука из жмыха кедровых орехов. Основой для эмульсий выступала деминерализованная вода питьевого качества. Рабочие параметры получения модельных эмульсий – растительных аналогов молока и сливок: температура 70° С, гидромодуль 1:7, продолжительность ультразвуковой обработки 30 с и 60 с, интенсивность ультразвукового воздействия 16 Вт/см² . Оценку коллоидной стабильности полученных эмульсий проводили с использованием лабораторной центрифуги ОПн-3. Эффективность ультразвукового воздействия при получении растительных аналогов молока и питьевых сливок оценивали по результатам исследования модельных эмульсий на содержание сухих веществ (рефрактометрически) и белка (формольное титрование), с учетом степени диспергирования экстрагированного и дополнительно внесенного растительного масла (микроскоп Биолам). Согласно экспериментальным данным, в эмульсиях «растительных сливок» мицеллы диспергированы и распределены в объеме эффективнее (размеры мицелл от 32 мкм до 55 мкм), чем в эмульсиях «растительного молока» (размеры мицелл от 55 до 75 мкм, в зависимости от продолжительности обработки). Результаты исследований могут быть использованы для подбора технологических параметров при промышленном получении растительных аналогов молочных напитков.

Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Цыганок С.Н., Нестеров В.А. «Ультразвуковая коагуляция в скрубберах Вентури: особенности реализации и эффективность применения» Известия Томского политехнического университета, 331, № 5, с. 128-139 (2020)

Актуальность исследования обусловлена экологическими требованиями к дымовым газам предприятий ТЭЦ и ТЭС, работающих на угле. Обеспечение экологических требований осуществляется с помощью ультразвуковой коагуляции твердых золовых частиц с каплями жидкости, которая реализуется в устройствах мокрой очистки газов – в скрубберах Вентури. Цель: увеличение эффективности скрубберов Вентури для мокрой очистки газов за счет улучшения условия поглощения золовых частиц каплями жидкости в акустических полях, которые создаются при ультразвуковой коагуляции. Объекты: процессы ультразвуковой коагуляции золовых частиц с каплями орошаемой жидкости в скруббере Вентури. Методы. Теоретические методы основывались на численном решении уравнений, описывающих движение газодисперсного потока в скруббере Вентури и коагуляцию золовых частиц в акустическом поле. Экспериментальные результаты были получены при проведении промышленных испытаний на котлоагрегате БКЗ-220-100Ф ТЭЦ, работающем на угле Харанорского месторождения, по утвержденной стандартом методике РД153-34.1-27.301-2001. Результаты. Разработана физико-математическая модель, описывающая движение газодисперсного потока в скруббере и взаимодействие дисперсных частиц между собой в акустическом поле. Модель позволила рассчитать эффективность газоочистки в различных условиях и определить оптимальные режимы ультразвукового воздействия: уровень звукового давления не менее 145 дБ, частота 22 кГц, зона воздействия во всем объеме скруббере Вентури, направление акустического поля перпендикулярно потоку газа. Критериями оптимальности являлись максимальная эффективность коагуляции золовых частиц в скруббере Вентури и максимальная степень очистки дымовых газов. Проведены испытания созданного ультразвукового оборудования на котлоагрегате БКЗ-220-100Ф ТЭЦ в золоулавливающей установке: в акустическом поле уменьшается концентрация золовых частиц в отводящих газах до четырех и более раз (эффективность не менее 98%), процентное содержание золовых частиц (размеромменее5мкм) снижается до 15 раз.

Минаев И.М., Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. «Нейтринный телескоп и Солнце» Инженерная физика, № 8, с. 19-24 (2020)

В настоящем исследовании сделана попытка исследования Солнца на основе современной аппаратуры и последних достижений в области изучения солнечных нейтринных потоков. В частности, используется нейтринный телескоп, работающий на основе АНРИ-эффекта (Аномальное Нейтринное Радио-Изотопное). Это позволило приступить к задаче внутреннего строения Солнца в рамках модели источника нейтрино центральной зоны. Первые результаты, полученные по диаграмме направленности потока, хорошо согласуются с кавитационной моделью излучения. Ключевые слова: Солнце, нейтринный поток, диаграмма направленности, нейтринный телескоп, кавитационная модель излучения нейтрино.

Самхарадзе Т.Г., Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. «Аномалия «Пионеров": дальний космос, АНРИ-эффект» Инженерная физика, № 9, с. 15-22 (2020)

Исследована проблема причины слабого торможении космических аппаратов «Пионер10» и «Пионер11». Вопреки сложившихся представлений найден обычный современный физический механизм. Механизм не торможения, а ослабления очень незначительной своеобразной тяги за счет взаимодействия потока солнечных нейтрино с радиоизотопными источниками энергии, установленными на «Пионерах». Это взаимодействие изучено на Земле и известно как Аномальное Нейтринное Радио – Изотопное (АНРИ) поглощение или эффект. Ключевые слова: «Пионеры», радиоизотопные источники энергии, поток солнечных нейтрино, АНРИ-эффект.

Хаврошкин О.Б., Самхарадзе Т.Г., Цыплаков В.В. «Газопылевые потоки и общая атмосфера солнечной системы» Инженерная физика, № 1, с. 3-18 (2021)

Газопылевые потоки существуют независимо от других, близких по своей космогонической сути объектов и процессов; обычно состояние их среды – заряженная плазма; возможно существование плазменных кристаллов. Определенное число сейсмических событий на Луне порождено газопылевыми потоками, эти события феноменологически отличны от лунотрясений и классических импактов. Анализ взаимодействия двух систем – метеороидных и газопылевых потоков Солнечной системы и солнечной активности на основе сопоставления их общих периодичностей указывает как на первопричину существования длиннопериодной части спектра активности воздействие на атмосферу Солнца, модулированных на орбитальных и собственных периодах вращения Юпитера, Сатурна и других планет, потоков вещества (метеороиды, пыль, газ). Ключевые слова: межпланетные пылевые частицы, Луна – детектор, периодичности газопылевых потоков, вспышечные процессы на Солнце, периодичности солнечной активности, газопылевые потоки, споры жизни и космические вирусы, кометы и метеороиды, биологическая опасность.

Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. «Пирамиды Египта: геофизические и астрофизические поля и сигналы» Инженерная физика, № 2, с. 3-9 (2021)

DOI: 10.25791/infizik.2.2021.1188

Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. «Пирамида Хуфу (Хеопса) – ядерно-физическая приемо-передающая система» Инженерная физика, № 2, с. 20-31 (2021)

Пирамиды плато Гизэ, особенно пирамида Хуфу (Хеопса), дают многочисленный набор проблем и загадок для современного физика-исследователя. Так, сейсмический образ пирамид и прилегающих территорий содержит такой объём разнообразной информации, включая астрофизическую, что для его первичной обработки и интерпретации потребуется длительная работа группы специалистов. Поэтому предлагаемое исследование ограничено только оптоэлектрическими и ядерными процессами пирамиды Хуфу, которые в основном связаны с конструктивными особенностями в вершине пирамиды и уровнем радиоактивного излучения гранита, обеспечивающего эти особенности. Принципиальное совпадение схемы этих особенностей со схемой нейтринного телескопа, созданного в последние годы, и перспективного для астрофизических исследований, открывает для исследователя новое пространство для изучения пирамиды и «притягивает» новые тайны. Ключевые слова: пирамида Хуфу, оптические и электромагнитные явления, вершина пирамиды, камера из гранитных плит, радиоактивность гранита, нейтринный телескоп.

Цеханович А.И., Петросян С.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Шлирен-система для исследования структуры ультразвуковых полей в жидкости» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, с. 2050802_-1-2050802_-8 (2020)

Описана шлирен-система, разработанная в Лаборатории медицинского и промышленного ультразвука МГУ для исследования структуры полей ультразвуковых излучателей. Представлены результаты компьютерного моделирования процесса прохождения светового пучка через область пространственно-временных неоднородностей показателя преломления в среде, созданных ультразвуковым излучателем, а также экспериментально полученные теневые картины с использованием непрерывной подсветки белым светом.