Teplofizika vysokih temperatur

В рамках одномерной гидродинамической модели теоретически исследованы электрические токи, индуцированные ионно-звуковыми солитонами разрежения в трехкомпонентной плазме. С использованием метода псевдопотенциала Сагдеева рассчитаны профили солитонных токов. Проведено сравнение параметров солитонов сжатия и солитонов разрежения. Показано, что солитоны разрежения, в отличие от солитонов сжатия, имеют профили ионных токов отрицательной полярности. Следовательно, они осуществляют перенос заряженных частиц в направлении, противоположном направлению своего движения. Показано, что переносом ионов нельзя пренебрегать для солитонов разрежения любой амплитуды, в том числе неограниченно малой. Таким образом, перенос заряженных частиц является неотъемлемым (фундаментальным) свойством солитонов разрежения.В рамках одномерной гидродинамической модели теоретически исследованы электрические токи, индуцированные ионно-звуковыми солитонами разрежения в трехкомпонентной плазме. С использованием метода псевдопотенциала Сагдеева рассчитаны профили солитонных токов. Проведено сравнение параметров солитонов сжатия и солитонов разрежения. Показано, что солитоны разрежения, в отличие от солитонов сжатия, имеют профили ионных токов отрицательной полярности. Следовательно, они осуществляют перенос заряженных частиц в направлении, противоположном направлению своего движения. Показано, что переносом ионов нельзя пренебрегать для солитонов разрежения любой амплитуды, в том числе неограниченно малой. Таким образом, перенос заряженных частиц является неотъемлемым (фундаментальным) свойством солитонов разрежения.

Предлагается теория инжекционных процессов в воздухе и растворах жидких диэлектриков с электроноакцепторной примесью, основанная на концепции поверхностных электронов, которые являются первичными электронами, захватываемыми электроноакцепторными молекулами. Механизм ионизации одинаков как в темновой области в воздухе (электроноакцепторами являются молекулы кислорода), так и в растворах жидких диэлектриков с йодом, в которых вольт-амперная характеристика обусловлена захватом поверхностных электронов молекулами йода. На основе теории поверхностных электронов строится теория инжекции отрицательных ионов с катода в электроотрицательном газе и сравнивается с экспериментом.

Впервые измерены плотность и объемный коэффициент термического расширения тройного сплава LiKPb эквиатомного состава в жидком состоянии. Исследования термических свойств проводились гамма-методом в интервале от температуры ликвидуса T_L = 877 до 1030 К. На основании полученных экспериментальных результатов разработана таблица рекомендуемых значений термических свойств расплава LiKPb и рассчитана величина относительного избыточного мольного объема, которая составила примерно –25% в исследованном температурном интервале.

Рассматриваются свойства ближнего ориентационного порядка в жидком галлии в широком диапазоне температур от 313 до 1073 К. Для описания межчастичного взаимодействия используется модель погруженного атома (EAM), которая хорошо воспроизводит наблюдаемые данные о структуре такой жидкости. Характеристики ближнего ориентационного порядка жидкого галлия исследуются с помощью методов Вороного и вращательных инвариантов. Обсуждаются их особенности по сравнению с модельной жидкостью – расплавом системы Леннарда-Джонса.

В работе представлено экспериментальное исследование теплообмена при кипении на капиллярно-пористых покрытиях с различной теплопроводностью в горизонтальных слоях диэлектрической жидкости HFE-7100. Образцы покрытий из нержавеющей стали и из бронзы изготовлены с помощью аддитивной технологии 3D-печати методом селективного лазерного плавления/спекания. С помощью высокоскоростной термографической съемки исследованы механизмы интенсификации теплообмена при кипении и динамика развития кризисных явлений в тонком слое диэлектрической жидкости HFE-7100. Показано, что вследствие активации действующих центров парообразования большего диапазона размеров на капиллярно-пористом покрытии из нержавеющей стали достигается более высокая интенсификация теплообмена при кипении, чем на покрытии из бронзы. Установлено, что при развитии кризисных явлений скорость распространения границы фронта осушения вдоль каналов 2D модулированных капиллярно-пористых покрытий примерно в два раза больше, чем в поперечном направлении.

Получено новое уравнение переноса паров кремния в постороннем газе, описывающее процесс высокотемпературного силицирования пористого углеродного волокна. Модифицированное нелинейное уравнение диффузии выводится из полной системы уравнений гидродинамики. Дополнительный конвективный перенос кремния в нем описывается квадратичным по градиенту концентрации слагаемым. Его вклад характеризуется новым параметром, который имеет такую же размерность, как коэффициент диффузии, и зависит от характеристик несущего газа. Демонстрация работоспособности полученного уравнения в частных производных осуществляется на примере трехмерного численного моделирования переноса паров кремния в реторте применительно к условиям, наиболее приближенным к некоторому технологическому процессу. Показано, что после начала испарения с зеркала расплава кремний довольно быстро заполняет практически все пространство реторты за исключением тонкого пограничного слоя вблизи изделия: предполагается, что на нем происходит полное поглощение кремния. Теоретический вывод хорошо согласуется с экспериментом, так как предлагается градиент концентрации на поверхности углеродного изделия достаточный для его силицирования за время, наблюдаемое в эксперименте. Разработанный подход противопоставляется модели чисто диффузионного транспорта, который, как оказалось, не объясняет столь интенсивный массоперенос кремния в реторте.

Исследована динамика релаксации энергии в пленке никеля толщиной 73 нм, находящейся в сильнонеравновесном двухтемпературном состоянии, индуцированном воздействием фемтосекундного лазерного импульса. Выполнены экспериментальные измерения динамики изменения коэффициента отражения ΔR/R₀ с фронтальной стороны нанопленки в оптической схеме «возбуждение–зондирование» с использованием методики фазочувствительного детектирования на длине волны 793 нм во временном диапазоне до 300 пс с временным разрешением 60 фс при максимально возможном неразрушающем поглощенном флюенсе F_abs = 10.87 мДж/см² нагревающего импульса с длиной волны 396 нм и длительностью 150 фс. Сигнал ΔR/R₀ содержит информацию как о динамике тепловых процессов, так и о распространении пикосекундных акустических импульсов в нанопленке и в подложке. Продольная скорость звука в нанопленке составила 5.73 ± 0.16 нм/пс, сдвиг частоты при рассеянии Бриллюэна–Мандельштама в подложке – около 21.15 ГГц. Двухтемпературный гидродинамический расчет дает значения максимальной температуры электронов T_e = 2.9 кК и решетки T_i = 1.1 кК. Максимальные значения давления акустического импульса в нанопленке и в подложке составляют 6.8 и 1.2 ГПа соответственно. В литературе практически отсутствуют данные об исследованиях пикосекундной динамики тепловых и акустических процессов в нанопленках металлов при высоких начальных температурах электронной подсистемы, возбужденной в результате воздействия фемтосекундного лазерного импульса с плотностью потока энергии вблизи порога модификации (разрушения) материала.

Дополнительно к современным методам мониторинга температуры объектов, находящихся на поверхности Земли, предложен метод обнаружения очагов возгорания по повышенной концентрации молекул углекислого газа. В основу данного метода положены спектроскопические измерения. Проанализировано изменение потока излучения молекул углекислого газа на лазерных линиях (в области 10.6 и 9.4 мкм), которые попадают в окно прозрачности атмосферы. Это изменение определяется как увеличением концентрации молекул углекислого газа у поверхности Земли, которые выделяются в результате горения, так и повышенной температурой излучающих молекул. Проанализированы возможности предлагаемого метода.

В обзоре описаны результаты исследований прочностных свойств материалов толерантного топлива, а также представлен анализ влияния материалов толерантного топлива на теплообмен при кипении, включая кризисные явления и нестационарный теплообмен в режиме повторного залива активной зоны реактора. В результате анализа литературы выявлены проблемы, требующие дальнейшего экспериментального и теоретического изучения.

Представлены обобщение и анализ опубликованных ранее данных по энтальпии и теплоемкости жидких сплавов Cs–Bi, содержащих 20.0, 27.1, 40.0, 50.0, 57.0 и 66.65 ат. % висмута. Данные по инкременту энтальпии были получены с использованием массивного калориметра смешения с изотермической оболочкой с погрешностью, не превышающей 0.3%. Показано, что теплоемкость жидких сплавов Cs–Bi существенно превышает теплоемкость компонентов. С ростом температуры теплоемкость расплавов постепенно приближается к теплоемкости идеального раствора. Концентрационная зависимость теплоемкости жидкой системы Cs–Bi имеет выраженный максимум в интервале от 20 до 50 ат. % Bi. Энтальпия смешения в свою очередь отрицательна, а ее концентрационная зависимость имеет минимум в том же интервале составов. Обнаруженные особенности в поведении калорических свойств подтверждают выдвинутые рядом авторов предположения о том, что в структуре расплавов системы Cs–Bi существует тенденция к образованию ионных комплексов в виде цепочек различной длины из анионов висмута, окруженных катионами цезия, концентрация которых достигает максимума при определенных стехиометрических составах.