Том 61, № 3 (2023)

Исследованы характеристики плазменного потока, окружающего спускаемый аппарат пилотируемого транспортного корабля “Союз” во время прохождения атмосферы Земли. Впервые сделаны оценки химического состава сжатого слоя и плазменного потока в подветренной области, доступной для инструментальных исследований через иллюминатор спускаемого аппарата. Описаны характеристики аппаратуры, разработанной для проведения космического эксперимента по исследованию спектра излучения плазменного слоя вокруг спускаемого аппарата.

Изучено возникновение микроструктур на поверхности вольфрамовых и титановых электродов при разряде в электролите в присутствии магнитного поля. Получены электротехнические характеристики разряда в различных режимах. Измерена температура плазмы в приэлектродной области с помощью спектральных методов. На вольфрамовых электродах происходит возникновение конических и острийных образований с размерами до 10 мкм. На титановых электродах наблюдается появление микросфер и пористых поверхностей. Под воздействием магнитного поля происходят ускорение роста данных поверхностных структур и улучшение их характеристик. Обсуждается механизм роста наблюдаемых микроструктур.

На основе точных соотношений квантовой статистической теории для кулоновских систем и приближения Борна‒Оппенгеймера получено замкнутое интерполяционное уравнение, связывающее давление и его производную по плотности при фиксированной температуре, для простой квазиклассической жидкости, в которой эффективный парный потенциал межчастичного взаимодействия имеет фурье-преобразование.

С помощью откачанного двухкапиллярного пикнометра измерены плотность и молярный объем жидких растворов таллия, свинца и висмута в ртути. Измерения проведены во всем интервале составов при температурах от ликвидуса до 400–500°С.

В настоящей работе методом ab initio молекулярной динамики исследуется механизм протонной проводимости бездефектного перовскита LaScO₃. Рассмотрено влияние начальных местоположения и скорости протона, электрического поля и температуры системы на поведение протона в металлических оксидах перовскитного типа. Показано, что температура системы выступает основным фактором, влияющим на скорость перемещения протона. Установлено аррениусовское температурное поведение протонной проводимости. В отсутствие кислородных вакансий направление движения протона в кристалле со структурой перовскита определяется его взаимодействием с фононами решетки, т.е. миграция протона по металл-оксидному перовскиту имеет поляронный характер. Совершенствование механизма миграции протонов по совершенному перовскиту служит одним из путей улучшения характеристик устройств чистой энергии.

Рассматривается тепломассоперенос между диссоциирующим пограничным слоем и поверхностью затупленных носовых конусов высокоскоростных летательных аппаратов в широком диапазоне чисел Маха. C использованием переменных Дородницына–Лиза система уравнений пограничного слоя сведена к системе нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений. С помощью обоснованных допущений получены приближенно-аналитические решения для динамического, теплового и диффузионного пограничных слоев, позволившие определить тепловые и диффузионные тепловые потоки, которые на границе газ–твердое тело сопряжены с уравнением теплопроводности в теле с параметром сопряжения в виде температуры границы газ–твердое тело. По найденным тепловым потокам определены температурные поля в теле в широком диапазоне чисел Маха набегающего потока и коэффициента каталитической рекомбинации. Полученные тепловые потоки на лобовой части носового конуса в точности совпадают с экспериментальными данными.

Рассмотрены вопросы генерации диспергированного потока теплоносителя; распределения капель в потоке по размерам в зависимости от расхода, давления и теплофизических свойств теплоносителя; процессы дробления и коагуляции капель; области размеров капель, устойчивых к дроблению. На базе уравнения движения и распределения капель в потоке по радиусу у сопла форсунки разработана программа расчета эволюции параметров факела распыла.

Исследованы возможности образования и характеристики стационарных сосредоточенных вихрей специального типа \(\;\nabla \times u = ku\) применительно к атмосфере Земли. Дано обобщение данного типа вихрей, относящихся к классу течений Громеки–Бельтрами, Н.Е. Жуковского и С.Г. Чефранова, на сферическую систему координат. Построено два типа новых решений задачи о сосредоточенном вихре с двумя и тремя компонентами вектора скорости: 1) центры декартовой и сферической системы координат совпадают; 2) сферический вихрь находится над твердой поверхностью. Найдены распределения векторных полей скоростей и давления в сосредоточенном вихре. Данное решение расширяет ранее изученную авторами задачу о сосредоточенном вихре в цилиндрической системе координат. Проведен анализ влияния толщины сферического слоя на изменение характеристик течения. Обсуждается использование полученных характеристик сосредоточенных вихрей для интерпретации ряда наблюдаемых “аномальных” явлений в атмосфере, типа НЛО, шаровых молний, для объяснения которых часто привлекаются механизмы, лежащие за пределами современной физики.

Работа посвящена изучению применимости двухжидкостной модели Баера–Нунциато к задаче взаимодействия ударной волны со слоем пены. Сформулирована определяющая система уравнений. Предложен и детально описан вычислительный алгоритм на основе схемы Хартена–Лакса–Ван Лира с разрешением контактного разрыва, включающий стадии релаксации скоростей и давлений фаз. С использованием предложенной вычислительной технологии рассмотрена задача распространения слабого возмущения в двухфазной среде. Получена скорость распространения, близкая к оценке по формуле Вуда. Также рассмотрена задача о взаимодействии ударной волны со слоем пены у непроницаемой стенки. Постановка соответствует натурным экспериментам. Описана нестационарная волновая динамика, реализующаяся в данной задаче в рамках предложенной модели. Получено хорошее качественное и количественное соответствие между результатами расчета и экспериментальными данными.

В работе исследуется пример пассивной системы солнечного отопления, в которой нагревается вода для бытовых нужд с помощью прямой солнечной энергии. Разработана пассивная термосифонная система отопления, изготовлена и испытана для исследования тепловых характеристик в полузасушливом и четырехсезонном климате (район Фейсалабад, Пакистан). В основу конструкции системы отопления положены двухступенчатый накопитель и термосифон с естественной циркуляцией воды. Возможность повышения тепловых характеристик термосифонных систем исследовалась с использованием полукруглого стального коллектора (покрытого медным водонесущим змеевиком), двухступенчатого накопителя воды и боковых зеркальных отражателей. Эксперименты проводились с апреля по июль 2014 г., когда температура окружающей среды составляла примерно от 30 до 45°C. В течение указанного времени температура холодной воды оставалась в пределах от 18 до 25°C. Максимальная температура воды при работе системы в режиме перемежающегося потока оставалась в пределах 48–88°C. В режиме непрерывного потока температура горячей воды держалась между 46 и 78°C. Представленная система позволяет получить воду с температурой как 45–50°С, которая считается пригодной для бытового использования, так и выше.

Работа посвящена описанию термодинамических свойств алюминия в широкой области высокоэнергетических состояний. Предложена форма функциональной связи давления, удельного объема и удельной внутренней энергии конденсированной фазы металла. Представлено сравнение расчетных адиабат ударного сжатия алюминия с имеющимися данными ударно-волновых экспериментов. Построенное уравнение состояния может быть использовано для моделирования процессов интенсивного импульсного воздействия на металл.