Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 63, № 6 (2025)
Исследования плазмы
МЕХАНИЗМЫ НАРУШЕНИЯ ОБЪЕМНОГО БАЛАНСА МОЛЕКУЛ ВОДЫ И КИСЛОРОДА В ОТПАЯННОМ ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Аннотация
Обнаружено нарушение объемного баланса молекул воды и кислорода на стадии горения тлеющего разряда постоянного тока в отпаянной трубке при давлении 1.5–5.3 мбар в смесях O2–He–H2O на временах ~100 с. Для объяснения роста концентрации молекул воды предложена гетерогенная реакция образующихся во время разряда атомов кислорода с молекулами воды, адсорбированными на стенке разрядной трубки. В результате этого образуются молекулы водорода и кислорода, которые далее, вследствие плазмохимических реакций в объеме, преобразуются в молекулы H2O. Уменьшение концентрации молекул кислорода в объеме объясняется взаимодействием атомов кислорода с металлической поверхностью электродов. Вероятность гетерогенной реакции, приводящей к образованию молекул воды, оценена как 10–5, а вероятность гибели атомов кислорода на металлической поверхности как 1.5 × 10–4.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):665-673
665-673
ВЛИЯНИЕ АНОДНОГО ОБЪЕМА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ СТОЛКНОВЕНИЙ ОСЦИЛЛИРУЮЩИХ ИОНОВ В ПЛАЗМЕ НАНОСЕКУНДНОГО ВАКУУМНОГО РАЗРЯДА
Аннотация
Ранее было показано, что поле виртуального катода в наносекундном вакуумном разряде не только ускоряет ионы до энергий в десятки кэВ, но и удерживает их в процессе осцилляций. В данной работе представлена простая аналитическая модель для скейлинга выхода реакции протон–бор по анодному объему в наносекундном вакуумном разряде, где протекают процессы безнейтронного синтеза. При фиксированной длине потенциальной ямы выход реакции в осциллирующей плазме наносекундного вакуумного разряда цилиндрической геометрии оказывается пропорционален лишь радиусу анода, а не его объему, как в случае однородной плазмы, что качественно согласуется с тенденцией, выявленной ранее численным моделированием.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):674-679
674-679
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ТОКА В НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ПРОБОЯ В ЭПТРОНЕ
Аннотация
Проведены экспериментальные и расчетно-теоретические исследования начальной стадии пробоя в эптроне — коммутационном устройстве с разрядной структурой на основе капиллярного разряда с плазменным катодом. Показано, что вследствие различных механизмов создания плазмы в капилляре и плазменном катоде разряд в общем случае развивается в две стадии, что затрудняет получение субнаносекундных времен коммутации. Искусственное повышение концентрации плазмы в плазменном катоде за счет увеличения частоты следования импульсов, энергии импульса вспомогательного разряда сближает обе стадии, что позволяет получать субнаносекундные времена коммутации со скоростью нарастания тока до 700 А/нс при напряжении до 25 кВ и частоте следования импульсов до 100 кГц.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):680-688
680-688
Теплофизические свойства веществ
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ И ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТЬ ВЫСОКОЧИСТОГО КОБАЛЬТА В ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР 295–1573 К
Аннотация
Методом лазерной вспышки измерена температуропроводность a кобальта в интервале температур 295–1573 К с подробным исследованием критической области 1325–1430 К и области структурного превращения в окрестности температуры T
εα = 695 ± 5 К. По результатам измерения a рассчитана теплопроводность λ. Определены критические индексы a, имеющие разные значения ниже (γ′ = 0.78) и выше (γ = 0.44) температуры Кюри T
C = 1388 ± 5 К, что не соответствует выводам классической скейлинг-теории для теплоемкости ферромагнетиков. Разработаны аппроксимационные уравнения и таблица рекомендуемых данных для температурных зависимостей a и λ вместе с оценкой их неопределенностей. Проведено сопоставление полученных результатов исследования с известными литературными данными.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):689-698
689-698
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ КРИВЫЕ МЕЖАТОМНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ПОЛОЖИТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННОГО ФТОРИДА АРГОНА
Аннотация
В статье описан ab initio расчет потенциальных кривых межатомного взаимодействия основного и возбужденных электронных состояний фторида аргона (ArF+) методом MRCI(+Q) с базисным набором aug-cc-pwcVnZ (n = D, T, Q). Для всех электронных состояний проведена экстраполяция к бесконечному базисному набору. Выполнен расчет термодинамических функций в диапазоне температур 298.15–10 000 K. Сравниваются результаты этих расчетов в зависимости от выбора базиса.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):699-705
699-705
О ПЕРЕХОДЕ КРИСТАЛЛ–ЖИДКОСТЬ В ДВУМЕРНОЙ СИСТЕМЕ ЛЕННАРД-ДЖОНСА
Аннотация
Методом классической молекулярной динамики исследуется двумерная система Леннард–Джонса в области перехода кристалл–жидкость. Рассматриваются структурные особенности системы, а также свойства дефектов и кластеров из дефектов для ряда значений плотности системы Леннард–Джонса в широком диапазоне температур T. Показано, что в области перехода кристалл–жидкость ряд структурных свойств не зависит от плотности, а зависит только от величины приведенной температуры T
* = T/Tm
(Tm
– температура плавления двумерной системы Леннард–Джонса).
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):706-711
706-711
ОДНОИМПУЛЬСНОЕ ФЕМТОСЕКУНДНОЕ ЛАЗЕРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ТiВ2: ПОРОГ АБЛЯЦИИ И ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ
Аннотация
Методом интерференционной микроскопии исследованы особенности абляции пленки диборида титана микронной толщины при однократном воздействии лазерными импульсами длительностью 70 фс умеренной интенсивности 1012–1013 Вт/см2 на воздухе. Определено значение порога фемтосекундной абляции по поглощенной плотности энергии. Изучена морфология кратеров и получена зависимость их глубины от плотности энергии лазерных импульсов. Максимальная глубина кратера термомеханической абляции достигает 40 нм.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):712-719
712-719
Тепломассообмен и физическая газодинамика
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА В УЗКОМ КАНАЛЕ С ОДИНОЧНОЙ ТРАНШЕЙНОЙ ЛУНКОЙ
Аннотация
Проведено экспериментальное исследование теплообмена в канале с одиночной траншейной лункой в узком канале. Положение лунки в канале соответствовало углу наклона к направлению потока φ = 90° и 45°. Число Рейнольдса, вычисленное по эквивалентному гидравлическому диаметру и среднерасходной скорости, варьировалось в диапазоне Rech = (1.7–8.2) × 104. Тепловые граничные условия соответствовали qw
= const. Получены распределения локальных чисел Нуссельта как внутри траншеи, так и в ее окрестности, а также интегральные значения степени интенсификации теплоотдачи в зависимости от числа Рейнольдса. Распределение локального теплообмена неравномерно по полю всей траншеи. Максимальный теплообмен достигается на задней по потоку кромке траншеи и составляет Nu/Nu0 = 1.5. Средняя теплоотдача при этом возрастает незначительно как при обтекании перпендикулярно ориентированной лунки (φ = 90°), так и под углом к потоку и ее величина не превышает Nu/Nu0 ≤ 1.1.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):720-727
720-727
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНТУРНОЙ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ С НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫМИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯМИ
Аннотация
В статье представлены результаты наземных испытаний контурной тепловой трубы из нержавеющей стали с цилиндрическим испарителем диаметром 24 мм с мелкопористым никелевым фитилем, трубчатым серпантинообразным конденсатором, сопряженным с плоским алюминиевым радиатором. Испаритель и конденсатор соединены раздельными гладкостенными паропроводом и конденсатопроводом длиной 2.8 м и диаметром 4 мм. Конденсатор имеет ту же длину и диаметр. В качестве теплоносителей для контурной тепловой трубы выбраны аммиак и пропилен, которые наиболее часто используются в условиях космоса. Испытания контурной тепловой трубы с аммиаком проводились при самой неблагоприятной ориентации для нормальных наземных условий — вертикальной, когда испаритель размещался над конденсатором. Тепловая нагрузка изменялась от 50 до 250 Вт. Рабочая температура источника тепла находилась в пределах от 27 до 60°С. Контурная тепловая труба с пропиленом испытывалась при четырех различных ориентациях и тепловых нагрузках от 20 до 140 Вт. Рабочая температура источника тепла изменялась в диапазоне от 30 до 55°С. Испытания проводились при окружающей температуре 19 ± 2°С и при охлаждении конденсатора путем вынужденной конвекции.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):728-735
728-735
ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ГАЗА И ОСАЖДЕНИЕ АЭРОЗОЛЯ В ЗАМКНУТЫХ РЕЗОНАТОРАХ РАЗНОЙ ГЕОМЕТРИИ
Аннотация
Проведены экспериментальные исследования вынужденных колебаний газа и осаждения аэрозоля в цилиндрических резонаторах разного радиуса, цилиндрическом резонаторе со скачком сечения и прямоугольном канале. Получены амплитудно-частотные характеристики колебаний давления газа вблизи резонансных частот. Установлено, что с увеличением площади поверхности колеблющейся границы резонатора (поршня) амплитуда колебаний давления газа возрастает. В условиях резонансных колебаний наблюдается ускоренное уменьшение числовой концентрации капель аэрозоля. Исследовано влияние геометрии резонаторов на эффективность осаждения аэрозоля. Наименьшее время осаждения соответствует однородной трубе большего радиуса, а наибольшее – каналу.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):736-742
736-742
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФРОНТА СФЕРИЧЕСКИ РАСШИРЯЮЩЕГОСЯ ПЛАМЕНИ
Аннотация
В статье представлено исследование фронта сферически расширяющегося пламени водородно-воздушных смесей. Проведена серия экспериментов при концентрации водорода в газовой смеси от 10 до 50 об. %. Проанализировано возникновение нового кластера ячеек на основе обработанных экспериментальных теневых изображений. Получены амплитуды фурье-гармоник на основе дискретного преобразования Фурье. Получен критерий возникновения новой ячеистой структуры для водородно-воздушных смесей.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):743-749
743-749
Методы экспериментальных исследований и измерений
ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ АКУСТИЧЕСКОГО ИМПУЛЬСА, ИНДУЦИРОВАННОГО СВЕРХКОРОТКИМ СВЕТОВЫМ ИМПУЛЬСОМ В ПЛЕНКЕ ОПТОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СУБМИКРОННОЙ ТОЛЩИНЫ
Аннотация
Работа посвящена особенностям исследования оптически прозрачных конденсированных материалов с помощью лазерно-индуцированных гиперзвуковых волн (частотой >109 Гц) высокого давления (единицы ГПа). Генерация гиперзвука происходит в результате поглощения сверхкороткого (~10−13с) лазерного импульса в оптоакустическом преобразователе – поглощающем материале, нанесенном на исследуемую оптически прозрачную подложку, регистрация распространяющейся гиперзвуковой волны в которой осуществляется за счет мандельштам-бриллюэновского рассеяния во временной области. На примере стеклянной подложки, покрытой пленкой Ni субмикронной толщины, экспериментально исследуется влияние акустического импульса (эха), циркулирующего в пленке Ni, на амплитуду и фазу регистрируемых бриллюэновских осцилляций в подложке. Измерена динамика изменения коэффициента отражения ΔR(t)/R0 во временном диапазоне до 0.7×10−9 с и временным разрешением до 0.6×10−13 с при возбуждении и зондировании на границе раздела стекло–Ni в максимально широком диапазоне поглощенных плотностей энергий нагревающего импульса от 0.8 до 13.2 мДж/см2, инициирующего мгновенный рост температуры электронной подсистемы Ni до нескольких тысяч градусов. Установлено, что амплитуда бриллюэновских осцилляций в подложке растет линейно с ростом вложенной энергии, что предполагает также линейный рост амплитуды давления акустического импульса от 0.5 до 9 ГПа в пленке Ni во всем диапазоне плотностей энергий. Обнаружено, что регистрируемый сигнал бриллюэновских осцилляций является суперпозицией бриллюэновских осцилляций от каждого отдельного акустического импульса (эха), заходящего в подложку из пленки Ni, что в итоге ведет к амплитудно-фазовой модуляции измеряемого сигнала. Предложен подход к восстановлению временной формы оптического отклика от акустического эха из модулированного сигнала бриллюэновских осцилляций в подложке, выполнено сопоставление с прямыми измерениями оптического отклика от акустического эха на границе раздела воздух–Ni.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):750-765
750-765
Краткие сообщения
О ДВИЖЕНИИ ЗАРЯДА В ЦИЛИНДРИЧЕСКИ СИММЕТРИЧНОМ НЕОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Аннотация
Исследовано движение одиночной классической заряженной частицы в осесимметричном магнитном поле, экспоненциально убывающем с расстоянием от оси. Получены траектории движения частицы в зависимости от ее начальной скорости и параметров, определяющих неоднородность магнитного поля.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):766-769
766-769
УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ НАНОПОРОШКА КАРБИДА КРЕМНИЯ
Аннотация
Представлены результаты экспериментального исследования удельного электрического сопротивления нанопорошка карбида кремния чистотой 93% β-SiC и 6.8% α-SiC. Средние размеры частиц нанопорошка изменяются в диапазоне 30–87.4 нм в зависимости от способа измерения. Реализована двух-зондовая схема измерения электрических параметров при постоянном токе. Для этого нанопорошок засыпался в цилиндрическую стеклянную трубку (экспериментальный участок) и уплотнялся, результирующая плотность равна 1.23 г см–3. Вольт-амперные характеристики получены при температурах 291.3, 300.1, 302.4 К. Показано, что вольт-амперные характеристики представляют собой линейные функции, которые не зависят от направления тока. Удельное электрическое сопротивление варьируется в диапазоне значений 84.5 ± 10 Ом м.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):770-773
770-773
О ВОЗМОЖНОМ МЕХАНИЗМЕ ФРАГМЕНТАЦИИ КАПЕЛЬ ПРИ ИХ ОСАЖДЕНИИ НА НАГРЕТУЮ КРИВОЛИНЕЙНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ
Аннотация
Приводятся результаты первых экспериментов по изучению физических процессов, сопровождающих осаждение крупных капель на криволинейную слабоперегретую (по сравнению с температурой насыщения) поверхность. Проведенные эксперименты выявили наличие процесса кипения капель, осажденных на модель, при малом перегреве модели. Использование криволинейной поверхности привело к отличному от случая плоской стенки поведению капли. Выполнен предварительный анализ указанного процесса и сделано предположение о его важности как возможного механизма последующей фрагментации капель. Полученные результаты призваны улучшить понимание физических процессов, протекающих при взаимодействии капель с поверхностями, и совершенствовать расчетно-теоретические модели и технологии защиты от обледенения.
Теплофизика высоких температур. 2025;63(6):774-778
774-778