Том 61, № 4 (2023)

Найдено аналитическое выражение для поперечной диэлектрической проницаемости невырожденной электронной плазмы в приближении эффективной частоты столкновений для слабонеидеального газа с учетом спина электрона. Полученное выражение учитывает как диамагнетизм Ландау, так и парамагнетизм Паули в электронной плазме.

Предложена система взаимосогласованных уравнений, описывающая давление \({{p}_{s}}\), плотность пара \({{\rho }^{ - }}\) и плотность жидкости \({{\rho }^{ + }}\) на линии фазового равновесия технически важных веществ в диапазоне от тройной точки и до критической точки. На этапе разработки этой системы учитываются: а) особенности поведения ряда свойств (\({{\rho }^{ - }}\), \({{\rho }^{ + }}\), \({{p}_{s}}\), \({{d}_{f}}\) – средний диаметр линии насыщения, \({{d}_{s}}\) – параметр порядка) в критической области; б) некоторые положения масштабной теории критических явлений и теории ренормгруппы, которая адаптирована L. Wang и др. (2013) для веществ с заданной молекулярной структурой, включая SF₆; в) уравнение Клапейрона–Клаузиуса, в котором вместо теплоты парообразования \(r\) использована “кажущаяся” теплота парообразования, \(r{\kern 1pt} * = r{{\left( {1 - {{\rho }^{ - }}{\text{/}}{{\rho }^{ + }}} \right)}^{{ - 1}}}\). На этапе апробации данной системы уравнений предложена методика вычисления регулируемых коэффициентов, входящих в указанную систему на примере SF₆, для которой имеются прецизионные данные о термических свойствах, в том числе экспериментальные (\({{p}_{s}}\), \({{\rho }^{ - }}\), \({{\rho }^{ + }}\), \(T\))-данные. С помощью предлагаемой методики определены коэффициенты системы уравнений с использованием прецизионных данных для SF₆ и получены расчетные значения свойств SF₆ в заданном интервале температур. Выполнен статистический анализ неопределенности расчетных данных, в том числе найдены средние квадратические отклонения экспериментальных (\({{p}_{s}}\), \({{\rho }^{ - }}\), \({{\rho }^{ + }}\), \(T\))-данных от соответствующих уравнений. Показано, что предложенная система описывает перечисленные свойства с меньшей неопределенностью, чем неопределенность соответствующих свойств, отвечающих оригинальным уравнениям M. Funke и др. (2001). Температурная зависимость \({{d}_{f}}(T)\) предложенной модели удовлетворительно согласуется с моделью \({{d}_{f}}(T)\), которая разработана L. Wang и др. (2013) для критической области SF₆.

В данном исследовании стабильность водных наножидкостей на основе оксида графена исследуется в условиях кипения–конденсации. Наножидкости с оксидом графена остаются очень стабильными, а коэффициент пропускания в солнечной области спектра изменяется менее чем на 6% после трехчасового центрифугирования с ускорением 630g при 90°C без кипячения. Однако после процессов кипения и конденсации коэффициент пропускания солнечной энергии у наножидкостей с оксидом графена быстро снижается с 38 до 4% в течение первых 24 ч тестирования и стабилизируется в последние 120 ч тестирования. Уменьшение коэффициента пропускания жидкости связано с частичным восстановлением нанолистов оксида графена, о чем свидетельствуют измерения рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье. Удивительно, что термическое восстановление оксида графена в водных жидкостях происходит при низкой температуре (~100°C) после прохождения кипения и конденсации. Данная температура намного ниже, чем ранее сообщавшаяся температура термического восстановления (180°C и выше) без кипения. Низкую температуру термического восстановления оксида графена можно объяснить пузырьковой кавитацией, связанной с кипением в водных жидкостях.

Исследуются процессы в плоской мишени из палладия при облучении интенсивным лазерным импульсом пикосекундной длительности. В эксперименте определяются параметры облучающего импульса, а также глубина откольной выемки, образующейся в результате сложного течения волн сжатия и расширения по веществу. Динамика взаимодействия этих волн моделируется с использованием нового уравнения состояния палладия в широком диапазоне плотностей и давлений. По результатам эксперимента и численного моделирования оценивается максимальное растягивающее напряжение в плоскости откола при высокой скорости растяжения.

Данная работа посвящена исследованию теплофизических свойств перспективных высокопористых ячеистых материалов методами обратных задач теплообмена. Представлены результаты тепловых испытаний образцов данных материалов с разной структурой, определяемой диаметром ячеек. Получены теплофизические характеристики образцов, которые могут быть использованы для построения и верификации математических моделей теплообмена в высокопористых ячеистых материалах.

В работе приведены результаты экспериментальных исследований параметров теплообмена при течении сжимаемого газа с отрицательным градиентом давления. Коэффициенты теплоотдачи и температура теплоизолированной стенки определялись методом нестационарного теплообмена. Для оценки степени ламинаризации потока выполнено сопоставление результатов с известными зависимостями для турбулентного пограничного слоя, развивающегося на пластине в безградиентном потоке. Выявлены закономерности влияния ускорения потока на закон теплообмена для исследуемых конфигураций сверхзвуковых сопел.

Представлены результаты трехмерного численного моделирования динамики стекания пленки смеси хладагентов 0.9 мол. доли R21 + R114. Рассматривалось стекание жидкости по внешней боковой поверхности круглого вертикального цилиндра при числе Рейнольдса 104 и значениях контактного угла смачивания 10°, 30°, 50°, 70°, 90°. Моделирование проводилось с применением метода объема жидкости (VOF) в пакете OpenFOAM. Получено, что угол смачивания оказывает значительное влияние на площадь смоченной поверхности вследствие смены режимов растекания жидкости по цилиндру. При этом выделены следующие режимы течения: сплошная пленка, устойчивый струйный режим, каскадный струйный режим и режим массивной струи. Эти режимы аналогичны режимам течения жидкости на горизонтальных трубах.

Исследована кинетика спонтанного вскипания жидких алканов (метан, этан, пропан), насыщенных одним из следующих газов: гелий, водород, азот, метан. Методом среднего времени жизни определены температурная, барическая и концентрационная зависимости частоты зародышеобразования растворов в интервале (10⁴–10⁸) м^–3 с^–1. Измерения проведены при давлениях 1–2 МПа и концентрациях летучего компонента до 6 мол. %. Результаты экспериментов сопоставлены с классической теорией зародышеобразования в макроскопическом приближении. В отличие от чистой жидкости и жидкости, насыщенной гелием или водородом, температуры достижимого перегрева растворов, в которых растворенным веществом являются азот или метан, превышают их теоретические значения. Обсуждаются причины такого рассогласования.

В работе продемонстрирована возможность теоретического моделирования процессов гидродинамики и теплообмена в сложных каналах парогенераторов судовых ядерных энергетических установок интегрального типа. Приведена схема и кратко изложен принцип работы ядерного реактора и кассеты парогенератора. Построена сеточная модель прототипа теплообменного канала с двусторонним обогревом для выполнения теплогидравлических расчетов в программном комплексе ANSYS CFX, а также проведена верификация расчетной схемы на примере сравнения полученных результатов с экспериментальными данными.

В работе изучена динамика истончения блестящей оболочки эмбриона мыши в результате процедуры вспомогательного лазерного хетчинга, проводимой на стадии бластоцисты. В качестве модельных выбраны эмбрионы мыши, предварительно подвергнутые циклу заморозки–разморозки (криоэмбрионы). Для микрохирургии оболочки использовались лазерные импульсы фемтосекундной длительности (длина волны излучения – 512 нм, длительность импульса – 100 фс, интенсивность – 2.5 ТВт/см²). Толщина оболочки измерялась перед микрохирургией на стадии бластоцисты (~Е3.5, т.е. 3.5 дня эмбрионального развития) и на стадии хетчинга (т.е. вылупления эмбриона из оболочки, ~Е5). Обнаружено, что блестящая оболочка эмбрионов контрольной группы (криоэмбрионы, не подвергнутые лазерному воздействию) истончается сильнее (с 6.6 (Е3.5) до 4.9 мкм (Е5)) по сравнению с экспериментальными эмбрионами после процедуры вспомогательного лазерного хетчинга (с 7.1 (Е3.5) до 6.4 мкм (Е5)). И в первом, и во втором случаях изменения толщины оболочки являлись статистически значимыми. Полученные результаты сопоставлены с данными для “свежих” эмбрионов, не подвергавшихся процедуре криоконсервации. Выраженного эффекта “затвердевания” блестящей оболочки у криоэмбрионов по сравнению со “свежими” эмбрионами не выявлено. Применение процедуры вспомогательного лазерного хетчинга криоэмбрионов позволило повысить вероятность успешного хетчинга по сравнению с эмбрионами контрольной группы с 38.5 до 52.5%.