Vol 63, No 1 (2025)

В работе экспериментально исследованы электрокинетические параметры плазменно-пучкового стабилизатора напряжения с управляющим электродом в виде мелкоструктурной молибденовой сетки, установленной между катодом и анодом. Выполнена зондовая диагностика анизотропной функции распределения электронов в межэлектродных зазорах прибора. Проанализировано влияние конструкции сеточного узла на энергетические характеристики стабилизатора. Оптимизированы давление гелия и величины зазоров катод–сетка и сетка–анод. Обнаружены разрядные режимы, позволяющие получать стабилизированное напряжение величиной до 120 В при плотности тока порядка 1 А/см². Сравнительная оценка энергетических характеристик сеточного и диафрагменного стабилизаторов напряжения показала преимущество сеточной конструкции.

Предложен способ учета конвективного охлаждения внешним поперечным потоком газоразрядной области, при котором можно выполнять расчеты для микросекундного искрового разряда в одномерной осесимметричной постановке. На основе предложенного метода и ранее разработанной модели микросекундного диффузного разряда выполнено численное моделирование по наработке оксида азота NO в импульсном режиме при наличии контракции плазменного канала. Показана пространственно-временная динамика скорости расширения канала, температуры газа, концентрации NO и электронов. Приводится сравнение с ранее полученными результатами расчета и эксперимента.

Предложен систематический критерий отбора модельных межатомных потенциалов, применимых как в статистической термодинамике, так и в молекулярной динамике. Показано, что параметры допустимого модельного межатомного потенциала полностью определяются распределением особых точек его фурье-трансформанты на комплексной плоскости. Установлено, что допустимые межатомные потенциалы являются суперпозицией потенциалов типа Юкавы. Получено уравнение релятивистского ковариантного поля, которое в нерелятивистском пределе переходит в допустимые модельные межатомные потенциалы.

Приведены результаты экспериментальных исследований температурных зависимостей удельного электросопротивления диборида циркония при различных значениях внешнего давления, полученных в режиме импульсного нагрева током за промежутки времени порядка 5–10 мкс. Показано, что с увеличением давления наблюдается повышение удельного электросопротивления ZrB₂ в твердой и жидкой фазах, причем в жидкой фазе этот рост составляет 26%. Установлено возрастание температуры начала плавления более чем на 200 К при повышении давления по оценкам от ~5 до ~20 МПа.

Представлена модификация RANS/ILES(i)-метода высокого разрешения, позволяющая регулировать вклад диффузионного члена схемы Роу для аппроксимации конвективных членов уравнений Навье–Стокса с помощью умножения его на некоторую функцию, зависящую от локальных параметров течения. Предложено два варианта функции. В первом случае она зависит только от локального числа Маха в степени большей единицы, во втором – еще и от завихренности в рассматриваемой точке течения. Для оценки эффективности предложенных функций выполнены расчеты распада однородной изотропной турбулентности при разных уровнях турбулентного числа Маха и околозвуковой затопленной турбулентной струи, выходящей из модельного конического сопла. Исследовано влияние коэффициентов, входящих в предложенные функции, на эффективность уменьшения схемной вязкости при различных числах Маха рассматриваемого течения. Выполнено сравнение с данными экспериментов и результатами исходного варианта RANS/ILES(i)-метода.

Работа посвящена исследованию паровых взрывов в условиях самопроизвольного триггеринга, происходящих в результате взаимодействия капель расплавов олова (Sn) и смеси соль–олово (NaCl–Sn) с дистиллированной водой. При проведении экспериментов масса используемых материалов варьировалась в диапазоне 1–4 г, температура воды t_в = 20–50°С. Методика представляла собой сочетание скоростной видеосъемки процесса и исследования структуры затвердевших продуктов фрагментации олова. Показаны различия в механизмах протекания парового взрыва и в структуре затвердевших продуктов фрагментации олова (дебрисов) для расплавленных олова и смеси соль–олово. При взаимодействии с водой капель расплава NaCl–Sn наблюдались паровые взрывы большей мощности с более тонкой фрагментацией олова, что, по всей видимости, объясняется большим запасенным удельным количеством теплоты на единицу массы соли NaCl по сравнению с оловом.

Экспериментально исследована самопроизвольная кристаллизация газонасыщенных слоев аморфного льда, полученных низкотемпературной конденсацией сверхзвуковых потоков разреженного пара и этана при их различной ориентации относительно охлаждаемой подложки. Присутствие в неравновесной среде кристаллических зародышей, образованных в сверхзвуковом потоке пара, обеспечивает условия для инициирования «горячих» центров и переход к спонтанной кристаллизации газонасыщенного слоя с образованием газового гидрата. Полученные образцы содержали высокую концентрацию газа, значительно превышающую его концентрацию для гидрата этана в равновесном состоянии. Высокая газонасыщенность указывает на присутствие молекул газа в пористой среде конденсата в свободном состоянии.

В работе представлены результаты трехмерного моделирования с использованием метода конечных элементов селективного уничтожения опухолей, расположенных в области раздвоенных кровеносных сосудов. Методология подразумевает подготовку троакара, оснащенного особой конфигурацией многозубчатых электродов, который функционирует как источник тепла для эффективного устранения злокачественных клеток при сохранении целостности окружающей здоровой ткани. Получены профили электрического потенциала, температуры и доли повреждений. Для количественной оценки степени повреждения ткани изучены доли некротической ткани в различных местах. Результаты убедительно демонстрируют, что клетки эффективно уничтожаются в направлении электродов, во всех других направлениях клетки остаются неповрежденными. Установлено, что увеличение входного напряжения от 22 до 27 В приводит к соответствующему повышению температуры внутри ткани. Анализ влияния скорости перфузии крови в диапазоне от 6.4×10^–7 до 6.4×10^–2 1/с на температуру показал, что более низкая скорость перфузии приводит к более высоким значениям температуры внутри печени. Предлагаемая модель имеет значительные перспективы как инструмент для онкологов, который можно использовать при разработке эффективных процедур термической абляции опухолей при минимальном сопутствующем ущербе здоровых тканей.

Рассмотрены двухфазные теплопередающие устройства – пульсирующие тепловые трубы – как перспективные средства обеспечения теплового режима космических аппаратов, более эффективные с точки зрения затрат энергии, чем активные двухфазные системы с механической прокачкой теплоносителя. Несмотря на большое количество экспериментальных работ, в том числе посвященных кратковременной микро- и гипергравитации на параболической траектории и долговременной микрогравитации на орбите Земли, подтверждающих устойчивость режимов работы труб, закономерности их зависимости от тепловой конфигурации (температур испарителя и конденсатора, свойств рабочей жидкости, наличия присадок, коэффициента заполнения, поверхностных свойств трубы, угла наклона при наличии веса жидкости), способность термостабилизировать панели космических аппаратов и точные модели, позволяющие выбирать параметры трубы, находятся в процессе разработки. Поэтому в обзоре большое внимание уделено теоретическим работам: постановкам и методам решения краевых и обратных задач. Решение задач диагностики позволяет определять передаваемый тепловой поток, а задач идентификации – исследовать двухфазный поток по температурным измерениям на поверхности трубы. Показано, что можно применять аддитивные технологии для изготовления пульсирующих труб, изготавливать гибкие трубы и термостабилизированные панели в виде металлических, гибких или композитных пластин с каналами внутри как элементов систем обеспечения теплового режима перспективных космических аппаратов. Приведены экспериментальные работы, подтверждающие работоспособность пульсирующих тепловых труб, заполненных жидкими водородом или кислородом, при криогенных температурах.

Выполнен математический вывод точных формул Эйнштейна–Смолуховского для газа, подчиняющегося вириальному уравнению состояния. Установлено, что для такого газа отношение коэффициента диффузии к коэффициенту подвижности частиц зависит не только от температуры газа, но и от его концентрации. Выведенные точные формулы могут быть использованы для отладки кодов, основанных на методе молекулярной динамики.