Теплофизика высоких температур

На основе экспериментальных данных и численных оценок предложена качественная модель взрывной эмиссии электронов с поверхности катода в искровом разряде в вакууме. Показано, что учет токовой неустойчивости и особенностей зависимости плотности тока автоэмиссии от напряженности электрического поля позволяет указать возможный механизм рождения надтепловых частиц и допустить пульсирующий характер взрывной эмиссии. Сделано предположение, что взрывной центр (эктон) может состоять из целой серии более мелких вспышек электронной эмиссии, получивших название субэктоны.

Сформулирован метод оценки эффективной площади рассеяния сгустка низкотемпературной плазмы в случае пространственно разнесенных передатчика и приемника. Проведено сравнение известного аналитического решения задачи дифракции плоской электромагнитной волны на диэлектрическом шаре с результатами применения разработанного метода для однородного плазменного шара.

Предложена модель линии фазового равновесия диоксида углерода, базирующаяся на уравнении Клапейрона–Клаузиуса и теории ренормализационной группы для асимметричных систем. В рамках модели линии фазового равновесия диоксида углерода разработана система взаимосогласованных уравнений для плотности насыщенной жидкости ρ⁺ = ρ⁺(T), плотности и давления насыщенного пара ρ^– = ρ^–(T) и p_s = p_s(T), «кажущейся» теплоты парообразования r* = r/(1 – ρ^–/ρ⁺), где r – теплота парообразования. Эти уравнения согласованы по критическим индексам линии насыщения β и изохорной теплоемкости α, критическим параметрам p_c, T_c и ρ_c, коэффициентам среднего диаметра f_d, линии насыщения – D_2β, D_1–α и D_τ, которые определены на основе ренормализационной группы и соответствуют модели Янга–Янга: f_d = D_2βτ^2β + D_1–ατ^1–α + + D_ττ, где τ = 1 – T/T_c. В рамках предложенной модели линии фазового равновесия наиболее надежные и точные экспериментальные данные Duschek и др. (1990) о p_s, ρ⁺, ρ^– передаются в пределах их неопределенности. При этом система взаимосогласованных уравнений описывает экспериментальные данные Duschek и др. (1990) о ρ⁺, ρ^– с меньшей неопределенностью, чем известные уравнения линии насыщения СО₂. В модели линии фазового равновесия использованы критические параметры диоксида углерода – ρ_c = 467.6 кг/м³, T_c = 304.1282 К, p_c = 7.3773 МПа, которые совпадают с приведенными в работах Duschek и др. (1990), Span и Wagner (1996). Установлено, что f_d = f_d(T) – в рамках предложенного подхода строго убывающая функция температуры. Дополнительно исследовано поведение линии насыщения в окрестности критической точки в рамках предложенной модели системы взаимосогласованных уравнений и локальных уравнений (Span и Wagner) с привлечением параметра порядка f_s и новых комплексов Z^– = ((ρ^–/ρ_c) – 1)/f_s, Z⁺ = ((ρ⁺/ρ_c) – 1)/f_s.

В работе представлены результаты численного и теоретического исследования атомарных коллективных возбуждений в жидкой меди при температуре T = 1423 К. Рассчитанные структурные и динамические характеристики сравниваются с экспериментальными данными по рассеянию рентгеновских лучей. На основе конфигурационных данных по моделированию атомарной/молекулярной динамики расплава меди рассчитаны частотные характеристики динамического структурного фактора и спектральной плотности временной корреляционной функции поперечного потока для широкой области значений волновых чисел. Описание спектров интенсивности рассеяния рентгеновских лучей I(k, ω) выполнено в рамках подхода, учитывающего лишь структурные характеристики и релаксационные параметры системы. Результаты моделирования косвенно подтверждают гипотезу о наличии «откликов» от поперечных возбуждений в экспериментально измеряемой величине – динамическом структурном факторе в жидких металлах. Определены характеристические временные масштабы процесса структурной релаксации флуктуации концентрации частиц в расплаве меди вблизи температуры плавления.

Методом интерференционной микроскопии, сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии были исследованы особенности абляции нанопленок никеля различной толщины на стеклянных подложках после однократного воздействия лазерных импульсов длительностью 70 фс с интенсивностью 10¹²–10¹³ Вт/см² на воздухе. В отличие от образца толщиной 30 нм для образца толщиной 125 нм в зависимости от энергии импульса реализовано не только полное, но и частичное удаление металлической пленки. Причиной этого может являться интерференция волн разряжения, отраженных от границ пленки, и локализация внутри нее растягивающих напряжений, приводящих к снижению абляционного порога. Определены значения порогов по поглощенной плотности энергии при разрыве внутри пленки и при ее отрыве от подложки. Для образца толщиной 125 нм получена зависимость глубины кратеров от плотности энергии нагревающих импульсов в широком диапазоне значений.

Теоретически исследуются процессы, протекающие в криогенной емкости при отборе из нее жидкости с одновременным наддувом подогретыми парами жидкости. Получена система уравнений, связывающая основные интегральные характеристики процесса. Рассмотрены режим отсутствия межфазного теплообмена и предельный режим межфазного теплообмена.

Выполнен численный расчет локальной структуры течения газокапельной радиальной кольцевой струи, вдуваемой в поперечный однофазный турбулентный поток нагретого газа. Расчеты проведены с использованием осесимметричного RANS-подхода при вариации основных параметров двухфазного потока: начального размера капель воды d₁ = 0–20 мкм и их массовой концентрации M_L1 = 0−0.1. Турбулентность газа описывается с применением модели переноса компонент рейнольдсовых напряжений, записанной с учетом двухфазности течения. Радиальная кольцевая струя выступает своего рода «преградой» для основного потока. Рост параметра вдува приводит к увеличению глубины проникновения вторичной струи в основной поток. При этом смешение потоков происходит не в пристенной зоне у защищаемой поверхности, а на некотором удалении от нее (y/R ≥ 0.15).