Volume 61, Nº 2 (2023)

В работе рассматривается двухкомпонентная электронейтральная система классических макроионов конечных размеров с зарядом Z \( \gg \) 1 и точечных противоположно заряженных микроионов с единичным зарядом. В приближении Пуассона−Больцмана в корреляционной полости учтен эффект нелинейного экранирования макроионов микроионами внутри полости. Рассчитана энергия взаимодействия всех частиц системы, которая по абсолютной величине существенно превышает значения, полученные некоторыми другими авторами.

Оптические свойства неидеальной полностью ионизированной плазмы обсуждаются на основе кинетической теории. Показано, что проводимость плазмы в умеренно неидеальном режиме в общем случае требует учета произвольного вырождения электронной компоненты плазмы. Полученные аналитические результаты обобщают недавно развитое рассмотрение оптических свойств плазмы для невырожденных электронов. Проведены расчеты для статической проводимости плазмы.

В настоящей работе получены и представлены зависимости теплопроводности и максимальной объемной доли наполнителя теплопроводящих паст от размера, морфологии, удельной поверхности и пористости частиц, а также краевого угла контакта с силиконом таких материалов, как оксиды алюминия, кремния, магния, нитриды алюминия и бора, карбид кремния, металлы (алюминий, медь, никель) и углеродные материалы (графит и алмаз). Установлено, что качество полученных термопаст определяется не одним из перечисленных свойств, а именно, совокупностью таких свойств, как морфология и удельная поверхность (или пористость) частиц. Показано, что для каждого типа формы частиц наполнителя термопасты наблюдается обратно пропорциональная зависимость между величиной удельной поверхности и максимальным объемным наполнением полимера. Представлены особенности влияния фазового и химического состава материала на угол смачивания полидиметилсилоксаном.

В работе рассмотрено поведение бинарной смеси в окрестности критической точки жидкость‒пар. Показано, что зависимость давления от плотности вдоль критической изотермы, предсказываемая в рамках существующей теории критических явлений, не согласуется с формой пограничных линий. Проведен анализ проблемы на основе уравнения состояния многокомпонентной околокритической смеси, адаптированного для описания теплофизических свойств бинарной смеси. Предложен способ устранения отмеченной проблемы, состоящий в наложении дополнительного условия на коэффициент уравнения состояния. Рассмотрено, к каким следствиям приводит наложение подобного условия.

В работе исследуются локальные структурные особенности, микроскопическая динамика и транспортные свойства равновесного и переохлажденного расплава никеля. Комплексное изучение соответствующих физических свойств расплава никеля выполнено с помощью крупномасштабных молекулярно-динамических исследований, экспериментов по дифракции рентгеновских лучей и по вискозиметрии методом крутильных колебаний. Получено хорошее согласие результатов рентгеноструктурного анализа равновесного расплава никеля с результатами моделирования молекулярной динамики при различных ЕАМ-потенциалах и экспериментальными данными по дифракции нейтронов. Установлено, что в жидком никеле вклад парной корреляционной энтропии в избыточную конфигурационную энтропию составляет \(\~\)60% в высокотемпературной области и \(\~\)80% в окрестности и ниже температуры плавления. Обнаружено хорошее согласие результатов моделирования транспортных характеристик (коэффициентов самодиффузии и вязкости) расплава никеля в широкой области температур с имеющимися экспериментальными данными и результатами по вискозиметрии. Показано, что результаты моделирования, полученные со всеми рассмотренными потенциалами межатомного взаимодействия, корректно воспроизводятся модифицированным соотношением Стокса–Эйнштейна, полученным в рамках масштабных преобразований Розенфельда.

Проведено экспериментальное и численное исследование локального теплообмена в импактной синтетической струе на плоской пластине при вариации числа Рейнольдса и частоты импульсов. Изучены тепловые характеристики в точке торможения на поверхности преграды: мгновенные и пульсационные значения плотности теплового потока и спектр пульсаций теплового потока. В работе проведены измерения и численные расчеты локального коэффициента теплообмена при вариации расстояния до пластины, амплитуды и частоты пульсаций синтетической струи. Для локальных значений теплоотдачи выявлены зоны с максимальными мгновенными значениями теплового потока и коэффициента теплоотдачи. Максимальное значение осредненного по времени числа Нуссельта наблюдается в точке торможения синтетической импактной струи для всех исследованных расстояний до поверхности преграды. Качественно подобное распределение числа Нуссельта по радиальной координате соответствует таковым для нестационарных и стационарных импактных струй. Наибольшее значение осредненного теплового потока в точке торможения получено при H/d = 4, а наименьшее ‒ при H/d = 1.

Представлены новые экспериментальные данные по охлаждению шаров из никеля и дюралюминия в недогретых воде и этаноле и обобщение комплексных экспериментальных исследований, проведенных авторами с 2015 по 2022 г. Изложена гипотеза о механизме дестабилизации паровой пленки при нестационарном охлаждении высокотемпературных тел, а также предложены новые соотношения для оценки температурного напора при прекращении пленочного кипения насыщенной и недогретой жидкости. Полученные уравнения проверены на большом массиве собственных экспериментальных данных, а также на данных других исследователей и демонстрируют хорошее качественное и количественное согласие с экспериментом.

Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований процессов, сопутствующих плавке металлических образцов, нагреваемых на воздухе с помощью индуцируемых токов. В качестве материала экспериментальных моделей – шаров и цилиндров с характерным размером 10 мм ‒ использовались чистое железо, цветные металлы, а также стали различных марок. Изучен необычный физический эффект, наблюдаемый в экспериментах с железом и сталями и связанный с интенсивным выбросом из образцов искр – мелких ярко светящихся металлических капель. Предложен возможный термомеханический механизм эмиссии капель, основанный на возникновении при плавлении металла избыточного давления расплава внутри объема образца, ограниченного образовавшейся твердой оболочкой, состоящей из окислов железа. Проведены численные расчеты, результаты которых в целом подтверждают выдвинутую гипотезу.

Исследуется взаимодействие метеороидов с атмосферой Земли. На основе физической теории метеоров построена математическая модель траекторий небесных тел, вторгнувшихся в атмосферу Земли. Эта модель рассматривает редко наблюдаемые случаи смены режима нисходящего движения метеорных тел на восходящий с возможным возвращением их обратно в космическое пространство. Определены кинематические условия и физические характеристики, которым должны удовлетворять данные тела для реализация такого их неординарного поведения.

Эффекты течения однофазной наножидкости в мини- и микроканалах исследовались как экспериментально, так и численно в литературе в течение последнего десятилетия. Почти все исследования показывают аналогичную тенденцию, согласно которой взаимодействие однофазных наножидкостей с мини- и микроканалами обеспечивает значительное улучшение тепловых характеристик. Однако в литературе имеется ограниченное количество публикаций с экспериментальными исследованиями характеристик теплообмена наножидкостей при кипении двухфазного потока в мини- и микроканалах. Кроме того, в имеющихся экспериментальных исследованиях отмечаются некоторые заметно противоречивые тенденции, особенно в отношении коэффициента теплообмена при кипении. В настоящем обзоре основная причина противоречий, отраженных в литературе по экспериментальным измерениям коэффициента теплообмена при кипении, прослеживается в различных закономерностях осаждения наночастиц разного размера на поверхности кипения и последующих изменениях морфологии и характера кипения. Определены ключевые параметры наножидкостей при кипении потока в мини- и микроканалах, и всесторонне рассмотрено влияние этих параметров на характеристики теплообмена при кипении. Также выявлены и проанализированы соответствия и расхождения, о которых сообщается в литературе. Сделан ряд предложений для будущих экспериментальных исследований кипения наножидкостей, чтобы свести к минимуму противоречивые сообщения.

Предложен метод исследования характеристических уравнений, и получены аналитические формулы для определения корней характеристического уравнения в задаче нестационарной теплопроводности сферического тела. Данные формулы позволяют определять любое необходимое количество корней с высокой точностью, что особенно важно при решении задач теплопроводности в начальный момент времени. Предложенный метод может быть использован для исследования более сложных характеристических уравнений, возникающих в других задачах теплообмена.