Fakultet a’zolari, xodimlar, talabalar jamoasi va qolganlari universitet hamjamiyati, Xonimlar va janoblar
Настоящая работа посвящена исследованию гелиевой проницаемости полых стеклянных кремнезёмных микросфер. Для проведения исследования был подготовлен экспериментальный стенд для получения кинетических сорбционных кривых для гелия при заданных значениях давления и температуры. В ходе согласования экспериментов и анализа сорбционных кривых гелия кремнезёмных микросфер в диапазоне температур 21.5-110.0 ◦C с помощью дискретного метода были получены параметры проницаемости: характерная проницаемость и удельный сорбционный объём. Предложен новый непрерывный метод для определения распределения микросфер по характерным проницаемостям на основании решения обратной некорректной задачи для интегрального уравнения. Полученные значения удельного сорбционного объёма хорошо согласуются с результатами, полученными с использованием ранее разработанного дискретного метода.
Предложена обобщённая модель химической кинетики горения двухтопливной метано-водородной смеси при детонационных давлениях и температурах. Она позволяет рассчитывать молярную массу и внутреннюю энергию смеси без расчёта её детального химического состава. Модель верифицирована в рамках численного расчёта ячеистой многофронтовой структуры детонационной волны. Рассчитанный размер детонационной ячейки, а также качественная структура детонации (нерегулярность ячеистой структуры, обусловленная формированием как основных, так и второстепенных поперечных волн, и неполное сгорание газа в детонационной волне) хорошо соответствуют эксперименту.
Предложена модель расчёта концентрационных пределов воспламенения смеси двух или более газообразных горючих, основанная на равновесной химической термодинамике (без привлечения химической кинетики) и обобщённой модели химического равновесия. Пределы воспламенения отдельных видов горючих полагаются известными. Модель учитывает возможность образования конденсированного углерода в переобогащённых горючими смесях. По предложенной модели рассчитаны концентрационные пределы воспламенения для ряда многотопливных смесей, содержащих H2, C2H2, CH4, C6H12 и CO. Результаты расчётов хорошо совпадают с аналогичными результатами, полученными по известным эмпирическим формулам Ле Шателье. Предложенную модель можно рассматривать в качестве теоретического обоснования этих формул.
Представлены результаты численного исследования горения струй водорода, инжектируемых в высокоскоростной воздушный поток перед внезапным расширением канала. Показано, что при постоянных входных условиях в канале реализуется режим пульсирующего горения, который сохраняется при повышении температуры стенки от 300 до 900 К. Рост температурного фактора приводит к снижению частоты осцилляций и уменьшению их амплитуды.
Проводится численное моделирование газового потока в тракте биканальной резонансной системы ИТПМ СО РАН. Численное моделирование нестационарного акустоконвективного потока проведено с помощью программного пакета Ansys Fluent в трёхмерной постановке. В результате моделирования получены газодинамические характеристики течения в центральной части системы, где формируется сверхзвуковая недорасширенная струя. Выполнен анализ распределений давления в ближнем поле первой бочки струи, а также внутри её структуры в условиях биканальной системы. Для исследования выбраны шесть точек в ближнем поле струи. С учётом нестационарности потока в тракте резонансной системы исследуемые точки фиксируют колебания формируемого потока и изменение структуры струи. Проведена оценка спектрального состава вблизи и внутри невозмущённой резонатором струи и представлено сравнение со спектром резонансной системы. Показана возможность влияния на структуру струи и акустические характеристики вблизи струи при помощи резонатора.
Представлены результаты численного исследования закономерностей распространения пламени углеметановоздушной смеси в узком цилиндрическом канале при наличии сил вязкого трения. Постановка задачи основана на подходах механики двухфазных реагирующих сред. Метод решения задачи основан на алгоритме распада произвольного разрыва. Проведённое численное исследование позволило определить скорости распространения пламени углеметановоздушной смеси в осесимметричном канале. Показано, что на начальном этапе при достижении фронтом горения боковых стенок канала скорость пламени увеличивается. Этот эффект был получен ранее для невязкого газа. Получено, что фронт пламени газовзвеси с малым содержанием угольной пыли по мере продвижения по открытому каналу стремится к плоскому, не зависящему от координаты вдоль радиуса канала.
Представлено теоретическое исследование горения в манометрической бомбе постоянного объёма заряда, состоящего из зёрен высокоэнергетического материала, содержащего наноразмерный порошок алюминия. Проведено сравнение экспериментально замеренной зависимости роста давления в манометрической бомбе с расчётами по термодинамической модели горения навески высокоэнергетического материала в манометрической бомбе с использованием эмпирического закона зависимости скорости горения от давления и по сопряжённой модели нестационарного горения. Проведён численный анализ влияния добавки наноразмерного порошка алюминия в состав высокоэнергетического материала на динамику горения заряда в манометрической бомбе.
Исследуются деформации стенок аорты при аневризме (расширении) и расслоении стенок. Проведены численные расчёты нагрузки на стенки аорты при таких деформациях. Показано, что разрыв внутреннего слоя сосуда приводит к увеличению напряжения на внешней стенке сосуда. Увеличение толщины и длины разрыва увеличивает напряжения на внешней стенке сосуда. Наличие аневризмы сосуда увеличивает напряжения по сравнению с сосудом без аневризмы. Расслоение внутренней стенки сосуда приводит к увеличению напряжения на стенке напряжения падают с ростом ширины разрыва для прямого сосуда и растут для сосуда с аневризмой.
Работа посвящена исследованиям по применимости мембранно-сорбционного метода для разделения водородно-гелиевых смесей. Экспериментально получены сорбционные зависимости поглощения водорода и гелия для синтетических полых микросфер из натрийборсиликатного стекла типа МС-В-1Л, кремнезёмных микросфер и гранулированного сорбента на основе микросфер МС-В-1Л. Показано значительное различие в темпах сорбционных процессов водорода и гелия для исследуемых сорбентов. На основе модели диффузии газа определены кинетические характеристики поглощения, коэффициенты проницаемости и селективности, динамические характеристики процессов сорбции водорода и гелия гелий-водородных смесей различного состава данными сорбентами. Для кремнезёмных микросфер коэффициент селективности по отношению к водороду и гелию при 24 ◦C превышает 130, а для гранулированного сорбента на базе микросфер МС-В-1Л составляет примерно 1000 при 110 ◦C. Высокие значения селективности исследуемых сорбентов подтверждают возможность и эффективность применения мембранно-сорбционного метода для разделения водородно-гелиевых смесей.