.RU

Доклады на конференциях - Теоретическийотде л


^ Доклады на конференциях
Международные конференции – 5

(из них на территории России – 3

Межреспубликанские (СНГ) и

Всероссийские конференции – 4

^ Международные связи

Ф.А. Быковский и С.А. Ждан. Участие в работе 22 ICDERS с устными докладами (27-31 июля 2009 г., Минск, Беларусь).

Ф.А. Быковский. Участие в работе семинара, посвященного памяти А.К. Оппенгейма, с устным докладом (1-3 августа 2009 г., Варшава, Польша).

^ Научно-педагогическая деятельность

Проф. В.Л. Истомин

НГУ - семинар: "Общая физика".


Проф. С.А. Ждан

НГУ  лекции: “Гидродинамика”, “Газовая динамика”, семинар: "МСС (жидкости и газы)".


Доц. В.И. Манжалей

ВКИ НГУ - лекции: “Физика”, СУНЦ НГУ - семинар: “Физика”.


Доц. Д.В. Воронин

НГУ - лекции: “Высшая математика и информатика”;

НГТУ - лекции: “Спец. главы высшей математики”.


Доц. А.И. Сычев

ВКИ НГУ - лекции и семинар: “Физика”.

^ Научно-исследовательская работа со студентами и аспирантами

Аспирантов – 1

Магистрантов НГУ – 1

Студентов НГУ – 3

Кадровый состав (на 01.12.2009 г.)

Всего сотрудников – 18

Научных сотрудников – 9

в том числе: докторов наук – 4

кандидатов наук – 5







ЛАБОРАТОРИЯ

^ ГАЗОВОЙ ДЕТОНАЦИИ

Заведующий лабораторией д.ф.–м.н. А.А.Васильев






^ ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Тематика лаборатории соответствует следующему приоритетному направлению фундаментальных исследований РАН:

3.5. Общая механика, динамика космических тел, транспортных средств и управляемых аппаратов; биомеханика; механика жидкости, газа и плазмы, неидеальных и многофазных сред; механика горения, детонации и взрыва

программе Сибирского отделения РАН:

3.5.6. Детонационные и ударно-волновые процессы в газовых, гетерогенных и конденсированных средах,

а также приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ:

– экология и рациональное природопользование;

– энергетика и энергосбережение;

– безопасность и противодействие терроризму

и критическим технологиям РФ:

– технологии защиты среды обитания, переработки и утилизации техногенных образований и отходов;

– технологии снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф;

– технологии водородной энергетики;

– технологии возобновляемых источников энергии;

– технологии производства энергии на органическом топливе.

^ РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ

ПРОГРАММЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СО РАН
ПРОЕКТ: 3.5.6.1. Исследования детонационных процессов в газовых, гетерогенных и конденсированных средах, в том числе для создания фундаментальных основ технологий (н.г. 01.2.007 06891).
Цель проекта – получение новых экспериментальных и расчетных данных по инициированию, переходу и распространению детонационных волн в различных гомогенных и гетерогенных реагирующих средах, а также исследование механизмов и структуры таких волн с целью оптимизации инициирования и сжигания горючих смесей применительно к задачам экологии и создания новой техники. В 2009 году работа лаборатории поддерживалась проектом Программы РАН № 13.4, грантами РФФИ 08-01-00347, 09-01-00317.


^ Способ оценки критической энергии воспламенения пузырьковых систем. Влияние диаметра трубы на критические параметры инициирования и структуру пузырьковой детонации. Воспламенение пузырьковых систем в экспериментах осуществлялось ударной волной, создаваемой либо с помощью детонации газовой смеси в секции инициирования, либо электрическим подрывом проволочки непосредственно в газожидкостной среде. В первом случае энергия воспламенения определялась объемом V и начальным давлением взрывчатой смеси P0i. Определение критической энергии E*0 заключалось в поиске таких параметров V* и P*0i , ниже которых сформированная ударная волна была бы не способна инициировать детонационный процесс в газожидкостной среде. Опыты проведены в трубе диаметром 35 мм. В газожидкостной системе: жидкость (75% воды + 25% глицерина) и пузырьки газа (стехиометрическая ацетилено-кислородная смесь) с объемной концентрацией 2% при V* = 140 см3 и давлении P*0i = 0,075 МПа не удается сформировать ударную волну, способную инициировать детонационный процесс. Указанные параметры соответствуют значению E*0 ~ 1,6 кДж. Отметим, что при указанных критических параметрах формируется ударная волна с профилем близким к треугольному с давлением в пике P*1  2  0,2 МПа.

Во втором способе инициирования ДВ в газожидкостную среду опускались изолированные электроды, между концами которых закреплялась манганиновая проволочка длиной ~1см и сопротивлением ~ 0,3 Ом. Подрыв проволочки производился разрядом конденсаторной батареи общей емкостью 50мкФ. Напряжение на клеммах конденсатора изменялось в пределах 1-8 кВ. Ток в разрядной цепи измерялся поясом Роговского. Поиск критической энергии разряда E*0, меньше которой уже не происходит инициирование детонационного процесса, осуществлялся за счет изменения напряжения U на конденсаторной батарее. При взрыве проволочки часть накопленной энергии E0 (около 30%) теряется в разрядном промежутке, идет на излучение и выделяется в виде тепла в электрической цепи. При электроразряде в газожидкостной среде воздействие ударной волны более эффективно по сравнению со случаем инициирования ударной волной в газе над поверхностью среды, и в аналогичной по составу газожидкостной среде критическая энергия инициирования может быть уменьшена в 2-4 раза.

Для сравнения с экспериментом было проведено численное моделирование волны пузырьковой детонации в рамках разработанной ранее модели, в которой волна детонации представляет собой уединенную волну (УЕВ), стационарно распространяющуюся в газожидкостной среде. Целью расчетов было определение такого значения амплитуды давления УЕВ P*п, меньше которой сформировать волну детонации в газожидкостной среде не удастся. В модели давление P*п определялось по условию достижения температуры воспламенения химически-активной смеси в пузырьке. При этом предполагалось, что при достижении температуры воспламенения реакция происходит мгновенно. Расчеты, выполненные в газожидкостных системах с несжимаемой жидкостью, показали, что P*п  1,7 МПа. Эта величина достаточно близка к экспериментальному значению P*1  2  0,2 МПа.

Следующим этапом теоретического исследования было выяснение влияния сжимаемости жидкости на критические параметры инициирования. Расчет момента воспламенения проводился с учетом периода индукции химической реакции. Проведенные вычисления показали, что P*п возрастает до 2 МПа. Причина увеличения критического давления может быть объяснена инерционностью жидкости, затрудняющей процесс сжатия пузыря. Отметим, что расчет периода индукции на основе интегрального соотношения не дает заметного вклада в увеличение критического давления.

Для инициирования пузырьковой детонации играет роль соотношение характерного размера трубы и характерного размера ударной волны, выполняющей роль инициатора. В случае инициирования детонации подрывом газовой смеси в секции инициирования фронт ударной волны приходится на всю площадь поверхности газожидкостной среды, что формирует почти плоский фронт ударной волны внутри самой среды. Если длительность волны оказывается достаточной для сжатия необходимого количества пузырьков (на длине 5-10 см), то возникает детонационный процесс. Дальнейшее распространение образовавшейся волны детонации уже не зависит от начального импульса, а полностью определяется нелинейными и дисперсионными свойствами среды.

С уменьшением диаметра трубы относительные потери энергии в волне детонации возрастают, поскольку увеличивается отношение внутренней поверхности трубы к объему. Но одновременно наличие жесткой стенки обеспечивает более сильное сжатие пузырьков за счет дополнительного воздействия отраженных волн давления. Поэтому доля пузырьков, испытывающих более сильное сжатие, в трубе меньшего диаметра выше, чем в трубе большого диаметра. В связи с наличием этих конкурирующих механизмов критическая энергия инициирования может незначительно зависеть от диаметра трубы.

Теоретическое изучение влияния диметра трубы на критические параметры и структуру волны пузырьковой детонации крайне сложно и вряд ли целесообразно на данный момент, поскольку для учета влияния жесткой стенки необходимы трехмерные расчеты. Экспериментальное выяснение характера изменений критических параметров требует проведения опытов на нескольких трубах разных диаметров, что представляет собой трудоемкую задачу. На данном этапе ведутся эксперименты на трубе диаметром 70 мм, что в 2 раза больше диаметра трубы, используемой в предыдущих опытах. Структура установившейся детонационной волны и скорость её распространения остаются прежними в пределах погрешности измерения, т.е. практически не меняются.

^ Данные по взрывоопасности предельных углеводородов. Разработанная ранее компьютерная программа "БЕЗОПАСНОСТЬ" (Васильев А.А. и др.//ФГВ 2000, 36,3, c.81-96) использована для проведения расчетов критической энергии инициирования Е* предельных углеводородов CnH2n+2 (от метана до эйкозана). Е* выступает как мера взрывоопасности горючей системы: чем меньше энергия – тем более опасна смесь.

Одна из особенностей топлив метанового ряда заключается в том, что кинетическая схема уже сейчас включает более тысячи элементарных реакций и содержит, как минимум, более двух тысяч коэффициентов в формулах для скоростей прямых и обратных реакций (энергия активации и предэкспоненциальный множитель). К сожалению, точность кинетических коэффициентов для расчетов детонационного превращения оказывается невысокой, поскольку, как правило, эти коэффициенты определяются из экспериментальных данных по зажиганию топлив, а на условия детонации они аппроксимируются в надежде на их достоверность. Не удивительно, что даже для многократно исследованных топлив ряда предельных углеводородов (метан, этан, пропан, бутан, гептан) существует значительный разброс данных в величинах задержки воспламенения для условий детонации. Для остальных представителей метанового ряда данных практически нет. В то же время, для практических целей всегда необходимы прогнозные оценки по использованию того или иного топлива и степени его взрывоопасности.

В 2008 году были проанализированы имеющиеся кинетические данные для предельных углеводородов и было установлено, что они не описывают всей совокупности параметров детонации, т.е. экстраполяция данных, полученных на режимах горения, не переносится достоверно на условия детонации. Был выполнен анализ вклада наиболее важных элементарных реакций, для которых имеются достаточно надежные кинетические коэффициенты. После подробного анализа вклада различных элементарных реакций было замечено, что поведение размера ячейки в системе, содержащей основные атомы большинства горючих систем С,Н,О,N, коррелирует не с концентрацией исходных компонент, а с концентрацией промежуточного радикала ОН. В свою очередь, это замечание может служить дополнительным аргументом в пользу важнейшей роли водородной кинетики даже при горении углеводородов, поскольку радикал ОН является одним из базовых в схеме детальной кинетики водородных смесей. После подробного анализа, с учетом вышесказанного, из множества всевозможных реакций предпочтение отдано водороду как основному элементу всех углеводородов, а его кинетическая схема выбрана в качестве определяющей.

В 2009 году с водородной кинетикой были рассчитаны параметры горения и детонации предельных углеводородов в смеси с кислородом и воздухом (за исключением метана). Совпадение расчетных и экспериментальных величин вполне удовлетворительное, что, в свою очередь, служит дополнительным аргументом в пользу корректности выбора водородной кинетики в качестве базовой для расчета параметров детонации предельных углеводородов, за исключением метана. Особые свойства метана как родоначальника предельных углеводородов отмечались и для других его характеристик.

Основные выводы:

  1. Выполнены расчеты параметров горения и детонации предельных углеводородов в смеси с кислородом и воздухом в широком диапазоне изменения начальных параметров: давления, температуры, концентрации топлива и его фазового состояния.

  2. Из-за отсутствия кинетических данных о задержках воспламенения значительного большинства предельных водородов в качестве базовой для оценок выбрана водородная кинетика.

  3. Получен огромный объем численной информации о параметрах горения и детонации, критических условиях инициирования, составе продуктов, представленной как БАНК взрывоопасности рассмотренных смесей.

  4. Разбавление топливно-кислородных смесей азотом и переход к воздушным смесям проявляется для предельных углеводородов подобно другим топливам – снижение скорости, температуры, давления, увеличение критической энергии инициирования и т.д., несмотря на особенности кинетического механизма индукционной стадии реакции (чисто цепной - для водорода и существенно более сложной - для углеводородных топлив).


Исследование границы ламинарно-турбулентного перехода течения в пограничном слое на клине при числах Маха в диапазоне 9-15 и числах Рейнольдса, моделирующих полет космических объектов. Продолжалось накопление и обработка экспериментальных данных по ламинарно-турбулентному переходу в пограничном слое. Проводились исследования обтекания конусов с полным углом раствора 14,3, изготовленных из стали, меди и текстолита, с целью выяснения влияния на переход естественного теплоотвода. Габаритная длина модели по образующей от носика модели до её основания составляла 65.3мм.

Были продолжены работы с использованием сопловой вставки из рения. Стартовый диаметр критического сечения в серии опытов, проводившихся в 2009 году, изменялся от 0,700 мм до 0,703 мм. Это позволило продолжить исследования в новой области чисел Маха на срезе сопла М от 13 и до 15. (В предыдущей программе исследований была тоже использована сопловая вставка из рения, но при диаметре критического сечения от 0.675 мм до 0.700 мм). Диаметр критического сечения в проведенных исследованиях незначительно изменялся от опыта к опыту при работе с давлениями технического азота в форкамере Рф от 440 МПа до 615 МПа.

Закончен подробный анализ причин разрушения сопловой вставки из сапфира. Проведены соответствующие модельные расчеты и найден критерий выбора материалов, стойких к хрупкому разрушению из-за термических напряжений Подготовлена публикация для ПМТФ.

^ ПРОГРАММЫ ОТДЕЛЕНИЯ РАН

ПРОЕКТ: Взрывоопасность альтернативных топлив (№ 13.4).

В рамках Проекта предполагалось провести анализ взрывоопасности новых горючих систем на основе «биотоплива», газогидратов, водорода, многотопливных систем (например, синтез-газа) и т.д. в широком диапазоне изменения основных параметров смеси (давления, температуры, соотношения горючее-окислитель). Кроме этого, предполагалось обеспечить экспериментальные исследования, связанные с горением и детонацией в дозвуковых и сверхзвуковых потоках горючей смеси, всеми необходимыми расчетными данными о параметрах детонации смесей водорода, ацетилена и синтез-газа с кислородом, разбавленным азотом (вплоть до воздушного соотношения).

Запланированные на 2009 год Исследования:

Адаптация компьютерной Программы «БЕЗОПАСНОСТЬ» для целей данного Проекта, анализ проблемы инициирования и взрывоопасности непредельных углеводородов CnH2n, анализ кинетических данных, проведение широкомасштабных расчетов, анализ полученной информации и создание Банка данных. Отличительной чертой компьютерной Программы «БЕЗОПАСНОСТЬ» является возможность расчета критической энергии инициирования смеси, выступающей как мера ее взрывоопасности: чем меньше энергия – тем более опасна смесь.

Полученные результаты:

  1. выполнены расчеты параметров горения и детонации непредельных углеводородов CnH2n (от этилена n=2 до эйкозена n=20) в смеси с кислородом и воздухом в широком диапазоне изменения начальных параметров: давления, температуры, концентрации топливного компонента и его фазового состояния;

  2. выполнены расчеты параметров горения и детонации смесей водород-кислород-азот и ацетилен-кислород-азот в диапазоне изменения начальных параметров, типичных для работы пульсирующего детонационного двигателя и двигателя на вращающейся детонации;

  3. выполнены расчеты параметров горения и детонации синтез-газа (система водород – окись углерода) в смеси с кислородом и воздухом в диапазоне изменения начальных параметров, типичных для условий работы установок для детонационного напыления.

Получен огромный объем численной информации о параметрах горения и детонации, критических условиях инициирования, составе продуктов, которая будет представлена как новые страницы БАНКа взрывоопасности горючих смесей.

Расчетные значения критической энергии хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными.

Данная Программа может быть рекомендована к широкому использованию при расчетах газодинамических течений, сопровождаемых химическими реакциями, в области давлений и температур, характерных для процессов горения как традиционно используемых, так и перспективных топлив. Особо подчеркнем, что на сегодняшний день Программа «БЕЗОПАСНОСТЬ» не имеет аналогов по комплексности и достоверности получаемых результатов и позволяет существенно уменьшить весьма затратные экспериментальные исследования, особенно для топливно-воздушных смесей, требующих проведения полигонных экспериментов.


^ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРОЕКТ: Бифуркационные структуры газовой детонации (грант 08-01-00347).

Продолжены исследования двухмасштабных ячеистых структур, когда на следовом отпечатке одновременно хорошо видны два характерных размера ячейки – большой и маленький. Такие структуры были обнаружены в работе [1] (Presles H.N., Desbordes D., Guirard M. and Guerraud C.: Gaseous nitromethane and nitromethane-oxygen mixture, a new detonation structure // Shock Waves, 6, 111-114, 1996) на смеси газообразный нитрометан-кислород. По мнению авторов [1] эффект двухмасштабности ячеек связан со специфическим воздействием окислов азота, а именно - с двумя реакциями, имеющими заметно отличающиеся времена индукции: быстрой NO2 + H  NO + OH и медленной NO + NO  N2 + O2. В [2] (M.Kaneshige, E.Schultz, U.J.Pfahl, J.E.Shepherd, R.Akbar. Detonations in mixtures containing nitrous oxide//22nd International Symposium on Shock Waves, Imperial College, London, UK, July 18-23, 1999 p.251-256) приведены результаты исследований ячеистой структуры в смесях водорода с добавками закиси азота N2O: несмотря на присутствие в системе окислов азота двухразмерные ячеистые структуры обнаружены не были, что позволяет усомниться в единственности механизма воздействия окислов азота и заставляет искать альтернативные объяснения наблюдаемому эффекту. В противовес выводам [1] о главенствующей роли окислов азота в образовании бифуркационных структур, авторы данного исследования считают, что подобные двухячеистые структуры могут наблюдаться во многих системах (при определенных условиях), где одна из присутствующих топливных компонент разлагается с экзотермическим эффектом. Такие вещества обеспечивают начало энерговыделения непосредственно на фронте ДВ, т.е. до основной стадии энерговыделения. Следует подчеркнуть, что оксиды азота, использованные в предыдущих немногочисленных исследованиях по поиску двухячеистых структур, удовлетворяют этому условию и способны к саморазложению с выделением энергии. Поскольку двухразмерные ячеистые структуры являются новыми и обнаруженными лишь в очень ограниченном количестве смесей с добавками нитросоединений, то задачей данной работы является экспериментальное обнаружение подобных бифуркационных структур в новых неисследованных смесях и исследование основных характеристик детонации в подобных смесях с целью выяснения экзотичности или универсальности подобных структур.

В рамках работ 2009 года выполнены экспериментальные исследования ячеистых структур в смесях на основе аммиака с добавками закиси азота и перекиси водорода. Такая комбинация позволяет установить, какой из механизмов является определяющим в природе двухмасштабных структур: предложенный авторами [1] с ведущей ролью оксидов азота, или механизм развития неустойчивости непосредственно на головном фронте за счет экзотермического распада некоторого класса веществ.

Было установлено, что такие характеристики как критическая энергия инициирования и дифракционный диаметр для около-стехиометрических смесей определяются большим масштабом ячейки. Этот экспериментальный результат не согласуется с существующими представлениями о роли «горячих точек» в инициировании детонации: чем больше «точек», тем легче осуществляется возбуждение ДВ. В двухмасштабных ДВ количество «точек» больше за счет большего количества поперечных волн, однако инициирование облегчается не столь заметно. Возможно, что новые «горячие точки» имеют слишком малый размер, чтобы влиять на возбуждение ДВ. Это согласуется с выводом о важности учета пространственного и временного распределения вводимой энергии при определении критических условий инициирования. Получено много новой информации о параметрах двухмасштабных (бифуркационных) систем.

По совокупности экспериментальных результатов было установлено, что наша гипотеза является более общей и лучше соответствует полученным данным, гипотеза [1] является частным случаем.

По результатам исследований сделан доклад на международной конференции и подготовлена статья для ФГВ.

Работа будет продолжена.

ПРОЕКТ: Структура и механизм детонации низкоплотных вторичных ВВ (грант 09-01-00317-а).

Запланированные на 2009 год научные исследования: 1. Будет описана структура фронта и механизм детонации в различных порошковых ВВ с низкой среднеобъемной плотностью в диапазоне 1-50 мг/см3 в зависимости от размера частиц пористой среды и начального давления воздуха. Предполагалось установить, изменится ли с увеличением среднеобъемной плотности ВВ и p0 конвективно-струйный механизм распространения детонации на классический ударно-волновой механизм воспламенения ВВ? 2. При малых начальных давлениях газа произойдет формирование слабого ударного скачка и спутного потока газа за ним, усиливающего теплообмен и облегчающего воспламенение ВВ. Это сыграет положительную роль по сравнению со случаем вакуумной детонации. В результате детонация в газонаполненной ПС будет существовать при значении среднеобъемной плотности ВВ меньшей, чем критическая плотность при детонации в вакууме. Но затем с увеличением p0 (добавлением балластной массы инертного газа) более холодная, чем продукты реакции ВВ, газовая фаза уменьшит температуру горячих продуктов реакции, что приведет к гашению детонации. На основании этих соображений в пористой среде можно ожидать существование двух пределов детонации по давлению.

Все заявляемые на 2009 задачи выполнены. Проведены эксперименты по детонации в вакуумированной и в газонаполненной (при начальном давлении воздуха p0 до 0,4 МПа) инертной пористой среде (ПС) при среднеобъемной плотности ВВ, на 2-3 порядка меньшей их насыпной плотности. Порошкообразные ВВ (гексоген, ТЭН, тротил) с размерами частиц 1-10 мкм равномерно наносили на стальные шарики диаметром d = 2,5; 5 или 11,5 мм. Изучено влияние начального давления газа на структуру волны и механизм детонации, параметры низкоскоростной детонации и величину критической среднеобъемной плотности. Фронт давления в волне детонации плавно нарастает, а свечение в зоне реакции начинается почти одновременно с подъемом давления. При увеличении среднеобъемной плотности ВВ протяженность переднего фронта остается практически постоянной (6,4-7,6)d. Одновременно длина области сжатия в волне возрастает почти в три раза от 64d до 190d, длительность (и протяженность) зоны свечения и области сжатия близки между собой. Установлено, что в ПС поджигание слоя ВВ осуществляется горячими струями, истекающими из области высокого давления вперед.

Наличие газовой фазы (воздуха) перед фронтом детонации по сравнению со случаем вакуумированной среды приводит к небольшому увеличению скорости детонации, но существенно повышает давление в волне. Обнаружено, что существуют пределы слева и справа по начальному давлению газа, и с уменьшением среднеобъемной плотности ВВ наблюдается сужение области существования детонации. На переднем фронте максимальная скорость горячих струй газа близка к скорости детонации, тогда как в вакуумированной среде скорость отдельных струй превышает скорость детонации на 10-60%. Экспериментально показано, что для низкоплотных ВВ в вакуумированной и газонаполненной пористой среде реализуется не классический механизм ударно-волнового инициирования, а конвективно-струйный механизм распространения детонации.

^ Международные связи

Васильев А.А. принимал участие в работе Европейского Совещания по горению (ECM-2009, Вена, Австрия). Топчиян М.Е. и Васильев А.А. принимали участие в работе Международного Коллоквиума по динамике взрыва и реагирующих систем (ICDERS-2009, Минск, Беларусь). Пинаев А.В., Кочетков И.И. и Васильев А.А. принимали участие в Семинаре СНГ «Акустика неоднородных сред» (Новосибирск). Васильев А.А. по приглашению CNRS (France) принимал участие в работе Международного Семинара по использованию вращающейся детонации в двигательных установках (Пуатье, Франция).

Публикации

Статьи в научных журналах – 7

Доклады в трудах конференций – 5.

^ Доклады на конференциях

Международные и всероссийские конференции и семинары – 9.

Научно-педагогическая деятельность

Проф. М.Е.Топчиян, НГУ – лекции: «Общий курс физики» (ФЕН)

Проф. А.А.Васильев, НГУ – лекции: «Общий курс физики» (ММФ),

«Теория детонации» (ФФ)

    Доцент А.В.Пинаев, НГУ – семинары и лабораторные работы: «Общий курс физики»

Доцент В.Н.Рычков, НГУ – лабораторные работы: «Общий курс физики»,

СУНЦ НГУ – семинары: «Общий курс физики»

^ Научно-исследовательская работа со студентами

Студентов VI курса НГТУ – 4

Кадровый состав (на 01.12.2009 г.)

Всего сотрудников – 12

в том числе совместителей – 4

Из них научных сотрудников – 6

в т.ч. докторов наук – 4

кандидатов наук – 1







ЛАБОРАТОРИЯ

^ ФИЗИКИ ВЗРЫВА

Заведующий лабораторией д.ф.–м.н. А.П.Ершов






^ ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Тематика лаборатории соответствует следующему приоритетному направлению фундаментальных исследований РАН:

3.5. Общая механика, динамика космических тел, транспортных средств и управляемых аппаратов; биомеханика; механика жидкости, газа и плазмы, неидеальных и многофазных сред; механика горения, детонации и взрыва

программам Сибирского отделения РАН:

3.5.6. Детонационные и ударно-волновые процессы в газовых, гетерогенных и конденсированных средах;

3.5.7. Нестационарные процессы при высоких плотностях энергии в гидродинамике однородных и многофазных сред (структура течений, синтез наноструктурных соединений, волновые процессы).


^ РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ

ПРОГРАММЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СО РАН
ПРОЕКТ: 3.5.6.1. Исследования детонационных процессов в газовых, гетерогенных и конденсированных средах, в том числе для создания фундаментальных основ технологий (н.г. 01.2.007 06891).
1. Экспериментально исследовано инициирование тэна насыпной плотности высокоэнтальпийным потоком газа с применением синхротронной диагностики. Возникающий при внедрении газа в поры заряда переходной процесс регистрировался просвечиванием заряда синхротронным излучением. Измерения интенсивности прошедшего излучения проводились вдоль оси заряда, чтобы определить общую динамику распространения волны инициирования, и в нескольких поперечных сечениях, что позволило восстановить распределение плотности внутри заряда. Для теневых рентгеновских картин в указанных сечениях поставлена и решена задача томографии. Восстановлены распределения плотности как функции радиуса и осевой координаты для ряда последовательных моментов времени.

Результаты эксперимента сравнивались с расчетами по двухфазной модели. Обычно используемая кинетика горения слишком медленна, чтобы дать наблюдаемую в эксперименте эволюцию процесса. В 2009 г. рассмотрен один из механизмов интенсификации – дробление частиц ВВ при сжатии порошка. При этом горение ускоряется из-за возрастания удельной поверхности. При использовании корреляций, взятых из литературы (А.А. Беляев и др.), удалось получить лишь качественное согласие с экспериментом. В расчетах получен переход в детонацию за время около 10 мкс, однако ключевая начальная стадия процесса воспроизводилась плохо – реальная волна развивается заметно быстрее. Это означает существование других механизмов ускорения реакции, которые необходимо учитывать для понимания процесса.

2. Метод электропроводности применен к исследованию реакции при детонации низкоплотных ВВ. При плотностях, близких к насыпным, исходная структура порошка хорошо контролируема и определяется его дисперсностью. Проведены эксперименты со сбалансированными ВВ: гексогеном, октогеном и тэном. Во всех случаях показано влияние дисперсности вещества. При плотности, близкой к насыпной, в мелкодисперсных ВВ (размер частиц 10–30 мкм) пики электропроводности за фронтом детонации оказались примерно вдвое ýже, чем при штатной дисперсности (при размере частиц в сотни мкм).

В мелкодисперсных ВВ получены весьма тонкие зоны реакции (около 0,2 мм), что меньше, чем в тех же ВВ, прессованных до максимально достижимой плотности. Ранее столь явное влияние дисперсности на кинетику реакции при стационарной детонации конденсированных ВВ не отмечалось. Результаты показывают, что при низких плотностях реакция идет преимущественно по механизму горячих точек, плотность которых определяется начальной структурой вещества.

3. Результаты, полученные при синхротронной диагностике детонации ТАТБ, изложены в разделе «Важнейшие результаты 2009 года». Работа проводилась совместно с лабораторией высокоскоростных процессов.


ПРОЕКТ: 3.5.7.1. Нестационарные явления в многофазных средах (динамика структуры течений, фазовые переходы, кумулятивный синтез, математические модели (н.г. 01.2.007 06893).

Ранее было показано, что в сильных электрических полях происходит анизотропный распад чистых жидких диэлектриков на двухфазную систему нитевидных паровых каналов в жидкости, в среднем параллельных вектору поля.

В данной работе при моделировании поведения плотного диэлектрического газа, состоящего из полярных молекул, в электрическом поле методом молекулярной динамики был обнаружен аналогичный эффект анизотропного распада системы на двухфазную систему жидких нитей в паре низкой плотности, ориентированных вдоль сильного электрического поля.

Этот же эффект анизотропного распада на систему жидких нитей был обнаружен и для бинарных смесей, состоящих из паровой фазы диэлектрика и небольшой концентрации химически инертного газа, при моделировании методом решеточных уравнений Больцмана.

ПРОЕКТ: 3.5.7.2. Нестационарные течения и свойства гетерогенных сред при интенсивных потоках механической, тепловой и электромагнитной энергии (н.г. 01.2.007 06894).

С целью увеличения эффективности работы взрывных коммутаторов исследованы схемы гашения сильноточных дуг, в которых было исключено шунтирование обжимаемой дуги проводимостью фронта детонации конденсированного ВВ. При воздействии на свободную дугу с током 50 кА продуктов детонации газокумулятивного заряда было осуществлено ее гашение за 0,5 мкс при максимальном напряжении на промежутке 50 кВ. Ограничение перемещения дуги за счет преграды должно позволить значительно увеличить эффективность такого метода гашения. Работа проводилась совместно с лабораторией физики высоких плотностей энергии.

^ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

chast-tretya-sila-osnovnih-principov-vstuplenie.html
chast-tretya-stambul-noyabr-kratkaya-peredishka-ot-blednih-romanizacij-k-podlinnomu-romanu.html
chast-tretya-tajna-sejfa-iz-monte-karlo-smallian-rejmond-princessa-ili-tigr.html
chast-tretya-traur-i-koronovanie-kniga-chetvertaya.html
chast-tretya-ukazatel-imen-519.html
chast-tretya-volshebnik-izumrudnogo-goroda.html
  • urok.bystrickaya.ru/poyasnitelnaya-zapiska-k-obrazovatelnoj-programme-osnovnogo-obshego-obrazovaniya-4.html
  • grade.bystrickaya.ru/nauchno-issledovatelskaya-rabota-kubanskoe-znachit-kachestvennoe-tema-issledovanie-kubanskogo-meda-ispolnitel.html
  • literatura.bystrickaya.ru/sovremennie-mikroprocessori.html
  • assessments.bystrickaya.ru/china-dongguan-bags-exhibition-china-bags-2011-raspisanie-vistavok.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/klassicheskaya-nauka-letopis-otkritij.html
  • notebook.bystrickaya.ru/institut-hudozhestvennogo-obrazovaniya-otdelenie-obshego-srednego-obrazovaniya.html
  • nauka.bystrickaya.ru/ugolovnoe-pravo-bet-9.html
  • tasks.bystrickaya.ru/-7-vzaimodejstvie-stilisticheskoj-okraski-slova-s-kontekstom-arnold-i-v-stilistika-sovremennij-anglijskij.html
  • report.bystrickaya.ru/guskova-tatyana-stranica-5.html
  • znanie.bystrickaya.ru/4-puti-reshenie-problem-zhidkih-bitovih-othodov-v-moskve-i-moskovskoj-oblasti.html
  • studies.bystrickaya.ru/literaturnij-yazik-2.html
  • universitet.bystrickaya.ru/status-bezhenca-i-vremennoe-ubezhishe-normativnoe-regulirovanie-doklad-rossijskih-nepravitelstvennih-organizacij.html
  • predmet.bystrickaya.ru/shifr-disciplini-normativnij-srok-osvoeniya-programmi-4-goda-obshaya-trudoemkost-osvoeniya-oop-8968-chasov-240-zachetnih.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rabochij-telefon-faks-adres-elektronnoj-pochti-kto-est-kto-v-bibliotechnom-mire-kuzbassa.html
  • znanie.bystrickaya.ru/432-finansovie-vlozheniya-emitenta-620010-rossiya-gorod-ekaterinburg-hibinogorskij-pereulok-33-informaciya-soderzhashayasya.html
  • write.bystrickaya.ru/glava-2-cep-kniga-1-seriya-atlant-raspravil-plechi-1-atlant-raspravil-plechi-kniga-1.html
  • letter.bystrickaya.ru/natali-avshalumovoj-devochka-s-izumrudnimi-volosami.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rascvet-kitajskoj-literaturi-o-stratagemah-stratagemnij-bum-v-kitae.html
  • studies.bystrickaya.ru/leonid-vasilevich-zholudev-stalnaya-eskadrilya-annotaciya-izdatelstva-stranica-11.html
  • thesis.bystrickaya.ru/prakticheskie-zanyatiya-po-obmenu-opitom-i-polucheniyu-metodicheskoj-pomoshi-v-voprosah-organizacii-i-vedeniya-deloproizvodstva-arhivnoj-raboti-i-raboti-s-obrasheniyami-grazhdan.html
  • literatura.bystrickaya.ru/semejnij-sud-stranica-12.html
  • essay.bystrickaya.ru/dopolnitelnaya-obrazovatelnaya-programma-yunij-organizator-turistsko-kraevedcheskoj-raboti-v-shkole-napravlennost.html
  • books.bystrickaya.ru/chastyu-pedagogicheskogo-processa-blagodarya-vneklassnoj-rabote-po-vneklassnaya-rabota-po-inostrannomu-yaziku.html
  • predmet.bystrickaya.ru/referat-tehnologii-hraneniya-informacii.html
  • textbook.bystrickaya.ru/istoriya-politicheskih-i-pravovih-uchenij-chast-8.html
  • lecture.bystrickaya.ru/astronomi-uchatsya-chitat-zvyozdnuyu-knigu-valerij-demin.html
  • school.bystrickaya.ru/anna-yaroslavna-2.html
  • institut.bystrickaya.ru/trebovaniya-k-znaniyam-i-umeniyam-uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline-sociologiya-upravleniya-ogd-f-10.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-dlya-studentov-specialnosti-070100-muzikalnoe-iskusstvo.html
  • reading.bystrickaya.ru/kursovaya-rabota-po-discipline-tehnicheskie-izmereniya-i-pribori-na-temu-kontrol-kachestva-sgoraniya-topliva-v-metodicheskih-nagrevatelnih-pechah.html
  • lecture.bystrickaya.ru/5-procedura-zashiti-kursovoj-raboti-posobie-po-podgotovke-i-zashite-kursovih-vipusknih-kvalifikacionnih-rabot.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rasputin-valentin-zhivi-i-pomni-stranica-2.html
  • books.bystrickaya.ru/doklad-po-zadache-elektricheskij-mayatnik-zdravstvujte-menya-zovut-oleg-skoromnik-i-ya-predstavlyayu-vashemu-vnimaniyu-doklad-komandi-diamond-po-zadache-elektricheskij-mayatnik-napomnyu-uslovie-zadachi.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/timur-gonchar-aka-cyborg-schaste-darom-sbornik-rasskazov-chistoe-nebo.html
  • nauka.bystrickaya.ru/uchebnoe-posobie-dlya-studentov-1-kursa-specialnosti-promishlennoe-i-grazhdanskoe-stroitelstvo-stranica-12.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.