Рассмотрены вопросы повышения ресурса технических систем на основе использования электрических и магнитных полей, освещены термодинамические и физико-химические процессы, протекающие в трибосопряжениях технических систем. Изложены физические основы воздействия электростатических полей на противоизносные свойства жидких смазочных сред и приведены результаты исследования процесса кинетики коагуляции ферромагнитных частиц в многодисперсных средах путем использования магнитных полей. Проанализировано влияние электрического поля на физико-химические характеристики процесса горения, представлены основные концепции управления процессом горения с помощью электрического поля.

Розглянуто задачу моделювання масопереносу у блокових металевих каталізаторах. Одержано аналітичний розв'язок задачі розподілу концентрації диоксиду вуглецю в дифузійному граничному шарі. Запропоновано методику аналітичного визначення числа Нуссельта для різних режимів течії газу. Наведено рекомендації щодо вибору оптимальної висоти елементів шорсткості.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г543.13

Рубрики:

Гомогенне горіння. Горіння газів і парів

Шифр НБУВ: Ж23887 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлена трехтемпературная модель неравновесной плазмы воздуха при атмосферном давлении. Для учета колебательно-поступательной релаксации введено дополнительное уравнение для колебательной энергии молекул азота. Для верификации модели проведен расчет поперечного разряда, обдуваемого турбулентным потоком газа, с учетом трехмерной геометрии сопряженной задачи. Проведено сравнение данных расчетов в рамках двух- и трехтемпературной моделей плазмы и сравнение численных результатов с экспериментальными данными. Показано, что предложенная модель более достоверно отображает поведение неравновесной плазмы воздуха.

Получено аналитическое решение для скорости распространения ламинарного пламени для газа с внутренними степенями свободы с учетом зависимости константы скорости реакции от колебательной температуры. Показано, что увеличение вклада колебательной энергии в константу скорости реакции горения приводит к возрастанию скорости распространения ламинарного фронта пламени. Приведены данные о зависимости скорости распространения пламени от колебательной температуры для случая воспламенения неравновесной плазмой метановоздушной смеси стехиометрического и обедненного состава.

Приведены результаты численного моделирования свойств плазменного канала, формируемого наносекундным импульсным разрядом. Модель основывается на численном решении уравнения Больцмана для функции распределения электронов по энергиям и уравнений переноса для заряженных и нейтральных компонент топливно-воздушной смеси. Проведено тестирование модели путем сравнения расчетных результатов с экспериментальными данными. Используя расчетную функцию распределения электронов по энергиям, рассчитаны константы скоростей реакций с участием электронов, как функции приведенного электрического поля разряда для различного состава смеси. Определена зависимость времени задержки воспламенения от приведенного электрического поля разряда.

На основании матричного метода исследования проведен кинематический анализ манипуляционной системы промышленного робота. Определены основные кинематические характеристики звеньев манипулятора при заданном управлении, образованном линейной комбинацией рассогласований и их производных.

Проведен сравнительный анализ стандартной системы зажигания в ДВС и системы зажигания наносекундным разрядом. Результаты испытаний показали улучшение экологических показателей процесса горения и снижение расхода топлива при использовании нетепловой системы зажигания. Аналитически оценена эффективность процесса воспламенения по величине приведенного электрического поля разряда.

Приведены данные экспериментальных замеров токсичности отработавших газов и расхода топлива для двигателя МеМЗ-307 при использовании базовой системы зажигания и системы зажигания наносекундным разрядом. Результаты экспериментов показали, что использование нетепловой системы зажигания приводит к существенному увеличению полноты сгорания топлива и снижению токсичности как при работе двигателя на жидком топливе, так и при использовании природного газа. Аналитически оценены состав продуктов сгорания и физические механизми воздействия импульсных разрядов на процесс воспламенения.

Теоретически проанализировано влияние уровня пульсаций температуры электронов на ионизационное равновесие в плазме воздуха при атмосферном давлении. С учетом данных численных расчетов равновесного состава плазмы показано, что повышение уровня пульсаций при определенных значениях температуры и давления может интенсифицировать рекомбинационные и ионизационные процессы с возможным переключением форм поддержания неравновесного разряда.

Предложена методика сопряженного расчета электрической дуги в турбулентном потоке газа, позволяющая проводить оценки характеристик дуги без привлечения дополнительных экспериментальных данных о распределении температуры на поверхностях электродов. Показана возможность выявления условий существования устойчивой работы промышленных плазмотронов, работающих в режиме локального теплового равновесия, путем определения размеров токопроводящей зоны непосредственно в процессе расчета.

Проведен сравнительный анализ возможных механизмов влияния низкотемпературной неравновесной плазмы наносекундного разряда на процессы воспламенения и горения в условиях высоких давлений. В качестве дополнительного параметра, характеризующего электродинамику процесса воспламенения импульсными источниками зажигания, предложено использовать величину приведенного электрического поля разряда. Представлено полуэмпирическое соотношение, позволяющее оценить изменение величины периода задержки воспламенения топливно-воздушной смеси в зависимости от приведенного электрического поля.

На основе предложенной трехтемпературной четырехжидкостной модели неравновесной плазмы воздуха проведен численный анализ процесса нестационарного горения разряда в канале плазмотрона, работающего на малых силах тока. Для учета колебательно-поступательной неравновесности введено дополнительное уравнение для колебательной энергии молекул азота. Показано, что турбулентное течение газа существенно влияет на поведение разряда, формируя как миграцию анодного пятна по поверхности анода, так и значительный отрыв электронной температуры от колебательной и поступательной температур. Получено, что стационарный режим горения разряда при классической конструкции плазмотрона невозможен, поскольку в процессе накопления отрицательных ионов резко возрастает проводимость плазмы, что приводит к пробою межэлектродного промежутка.

Приведены результаты численного моделирования процесса воспламенения неравновесной плазмой наносекундного импульсного разряда топливно-воздушной смеси метана и этилена. Предложенная модель включает в себя, как детальный расчет химической кинетики нейтральных, заряженных, электронно- и колебательно возбужденных компонент смеси, так и моделирование электродинамики импульсного наносекундного разряда в потоке газа. Определены основные закономерности процесса воспламенения неравновесной плазмой при атмосферном давлении. Подтверждена гипотеза о двухступенчатом механизме быстрого нагрева топливно-воздушной смеси наносекундным разрядом.

Предложена модель процесса ламинарного горения смеси и расчета минимальной энергии воспламенения для случая воспламенения неравновесной плазмой наносекундного импульсного разряда при атмосферном давлении. Модель основана на уравнениях переноса для многокомпонентной реагирующей смеси совместно с уравнениями для поступательной и колебательной температур. Получены данные о зависимости минимальной энергии воспламенения от длительности импульса и состава смеси. Проведена оценка вклада колебательного возбуждения смеси наносекундным импульсом в минимальную энергию воспламенения.

Рассмотрена задача о стабилизации пламени короткоимпульсными разрядами. Проведен анализ возможных механизмов влияния плазмы разряда на стабилизацию турбулентного горения обедненной топливно-воздушной смеси. Предложена модель плазменного разряда, как теплового источника, интенсивность которого прямо пропорциональна мощности разряда и части энергии разряда, переданной на нагрев смеси. В рамках предложенной модели было получено, что тепловой механизм действия наносекундного разряда объясняет наблюдаемые в эксперименте различные режимы горения и переход между ними. Показано, что наблюдаемое в экспериментах распределение радикалов не может быть объяснено в рамках тепловой модели плазмы разряда.

Приведены результаты численного моделирования динамики плазменного филамента, формируемого фемтосекундным лазерным разрядом, и поддерживаемого разрядом постоянного тока. Модель основывается на осесимметричных уравнениях Навье - Стокса для многокомпонентной среды, состоящей из нейтральных частиц, ионов и электронов, а также электронно- и колебательно-возбужденных частиц. Модель также включает в себя уравнения для переноса колебательной и электронной температур и уравнение для электрического потенциала. Отмечено, что в зависимости от времени задержки между действием фемтосекундного лазерного импульса и разрядом постоянного тока могут быть реализованы два сценария воспламенения топливно-воздушной смеси. Показано, что оценка скорости амбиполярного распада плазменного филамента может быть проведена на основе анализа распределения электронно-возбужденных состояний кислорода.

Приведены результаты численного моделирования турбулентного спектра для случая течения жидкости в поле соленоидальной и несоленоидальной внешних сил. Модель основывается на уравнениях для коллективных переменных-амплитуд Фурье поля скорости, просуммированных по октаве волновых чисел. Отмечено, что наличие внешней силы в различных гармониках влияет на протяженность участка турбулентного спектра, отвечающего закону Колмогорова. Показано, что наличие несоленоидальной части внешней силы не меняет качественного характера каскадного процесса, а только увеличивает максимальные значения пульсаций скорости. Проведена оценка влияния учета сжимаемости среды на перенос энергии по спектру турбулентности при наличии силы Лоренца.

Приведены результаты численного моделирования воспламенения топливно-воздушной смеси комбинированными разрядами. Модель основывается на одномерных уравнениях переноса для компонент смеси и на уравнениях для колебательной и поступательной температуры газа. Показано, что время задержки воспламенения существенно зависит от параметра неравновесности, определяемого как разность температур в конце микроволнового импульса, и выходит на режим насыщения при высоких значениях напряженности поля микроволнового разряда и высоком уровне начальной ионизации смеси, созданной лазерным импульсом.

Предложена тепловая модель лазерного разряда в турбулентном сверхзвуковом потоке газа. Проведено численное исследование погрешности метода измерения профилей скорости, основанного на возбуждении молекул азота лазерным импульсом. Показано, что быстрый нагрев газа разрядом вызывает деформацию профилей скорости.