SCI Библиотека

В работе рассматривается процесс удаления сферических частиц микронного размера из несжимаемой среды через кольцевую щель диафрагмы горячего выхода вихревой трубы. Оценка скорости удаления проведена при помощи анализа результатов вычислительных экспериментов в свободно распространяемом пакете OpenFOAM. Для моделирования выбран решатель denseParticleFoam, реализующий метод MP-PIC (multiphase particle-in-cell method). Метод использует подход Эйлера для несущей среды и подход Лагранжа для дисперсной фазы. В ходе вычислительных экспериментов проведено пять серий расчетов. Серии различаются между собой начальным положением частиц в подаваемом на вход в трубу потоке, в рамках каждой серии рассматривается набор различных плотностей дисперсной фазы. По результатам экспериментов построена зависимость между плотностью частиц и временем до начала удаления их из канала вихревой трубы. Показано наличие прямой зависимости между плотностью частиц и временем достижения ими противоположного конца трубы с диафрагмой горячего выхода. Описан метод обработки полученных результатов. Рассмотрена возможность использования линейной и квадратичной аппроксимаций для определения предполагаемого времени нахождения частиц в канале трубы. Для каждой серии экспериментов проведена оценка доверительных интервалов и величины среднего абсолютного процентного отклонения от предложенной аппроксимации.

Исследуется колебательная динамика капли маловязкой жидкости, окруженной другой жидкостью, при трансляционном вибрационном малоамплитудном воздействии. Капля равновесной цилиндрической формы зажата между параллельными твердыми плоскостями. Краевые углы прямые и постоянные, линии контакта трех сред свободно скользят по поверхности пластин. На поверхности раздела капля-окружающая жидкость учитывается тонкий вязкий пограничный слой. Рассмотрены собственные и вынужденные колебания капли. В главном порядке разложения по малой амплитуде вибраций получены частоты собственных колебаний невязкой цилиндрической капли. В первом порядке разложения найдена поправка к частоте, которая вызвана диссипацией энергии в вязком пограничном слое. Исследована устойчивость вынужденных колебаний по отношению к малым возмущениям. Параметрический резонанс наступал при выполнении условия синхронизма: частота вибраций равняется сумме частот двух соседних мод собственных колебаний. Найдено выражение, описывающие резонансные области. Показана, что малая вязкость приводит к появлению порога амплитуды вибраций и сдвигу области неустойчивости при сравнении с нулевой вязкостью.

Проведены экспериментальные исследования вязкоупругих свойств эластомерных нанокомпозитов на основе бутадиен-стирольного каучука и бинарного наполнителя (технический углерод и детонационные наноалмазы). Для того чтобы наиболее эффективно выявить особенности вязкоупругого поведения этих материалов (которые зависят не только от деформации, но и от ее скорости), использовали специальную программу испытаний с «вложенными циклами», разработанную в ИМСС УрО РАН. В процессе испытаний образец подвергается одноосному циклическому нагружению с уменьшающимися на каждом шаге амплитудой и скоростью деформирования. В начале и конце цикла (т.е. при минимальных и максимальных цикловых деформациях) производится остановка захватов разрывной машины на фиксированный промежуток времени для снятия релаксационных зависимостей. Такой подход позволяет за один эксперимент получить максимум необходимой информации как о вязких, так и об упругих свойствах испытываемого материала. Массовое содержание наноалмазных частиц во всех образцах было одно и то же (7 массовых частей), варьировалась доля технического углерода (23, 33 и 43 м.ч.). На основе релаксационных экспериментальных зависимостей (зависимости напряжений от времени) рассчитаны кривые равновесного деформирования материала (они очень важны для теоретиков для построения определяющих реологических уравнений). Анализ деформационных кривых нагружения позволил получить концентрационные зависимости таких механических характеристик как максимальные и минимальные цикловые напряжения, начальный, минимальный и максимальный модули для кривой первого нагружения (упругие свойства); гистерезис цикловых потерь (вязкие свойства при различных скоростях нагружения). Также был исследован эффект размягчения Маллинза (падение жесткости эластомера после первого цикла нагружения).

В работе экспериментально исследовано влияние неустойчивости Рэлея-Тейлора на процесс смешения жидкостей в микроканале проточного типа. На входе в канал при помощи Y-образного смесителя создавалась двухслойная система жидкостей, состоящих из более плотного водного раствора перманганата калия (верхний слой) и менее плотной чистой воды (нижний слой) с фиксированным перепадом плотности. Колориметрический метод, основанный на зависимости поглощения света растворами от содержания растворенного вещества, использован для восстановления двумерного поля концентрации. На основе полученных распределений проведен анализ пространственной структуры конвективных течений и степени смешения жидкостей вдоль канала. Исследования проведены при малых числах Рейнольдса, что исключает развитие турбулентного течения, и в широком диапазоне чисел Ричардсона, показывающего соотношение сил плавучести и инертных сил в формировании конвективных структур. Обнаружено, что в области больших чисел Ричардсона развитие неустойчивости Рэлея-Тейлора обеспечивает практически полное перемешивание жидкостей уже на расстоянии пяти калибров от входа в канал. Уменьшение числа Ричардсона за счет увеличения расхода через канал приводит к замедлению развития неустойчивости и, как следствие, существенному уменьшению эффективности перемешивания вдоль канала. Показано, что при оптимальном выборе параметров удается уменьшить характерную длину смешения жидкостей на порядок по сравнению с диффузионным смешением. Полученные результаты демонстрируют эффективность использования конвективных механизмов неустойчивости для управления процессами массообмена в проточных микроканальных системах.

Предложен метод разграничения в пространстве параметров областей существования периодических, квазипериодических и хаотических решений динамических систем, основанный на анализе выборки времен прохождения фазовой точки от предыдущего пересечения плоскости Пуанкаре до последующего (или от одного локального максимума до последующего). Построен алгоритм формирования выборки времен возвращения с последующим анализом гистограммы полученной выборки. Простая мера наполнения гистограммы позволяет разделить периодические и хаотические режимы, а также оценить степень хаотичности промежуточных режимов. На простых модельных сигналах показано, что распределение времен возвращения дает информацию, не содержащуюся в спектральных плотностях сигнала. Затем на примере классической системы Лоренца показано, как простая мера наполнения гистограммы времен возвращения позволяет получить наглядную карту режимов. Проведен сравнительный анализ спектральной плотности мощности и гистограмм времен возвращения для различных режимов, реализующихся в системе Лоренца при различных значениях управляющего параметра (числа Релея).

В статье рассматривается вопрос об определении величины области пластического деформирования при изучении свойств материалов при динамическом сдвиговом нагружении. В качестве примера проведено исследование поведения образцов из сплава АМг6 при динамических испытаниях на разрезном стержне Гопкинсона-Кольского с применением высокоскоростной фотокамеры Photron FASTCAM SA-Z 2100K и DIC технологии. Экспериментально определены поля сдвиговых деформаций и ширина области локализации. Значение величины области пластического деформирования, найденное путем численного моделирования, хорошо коррелирует с экспериментальными данными по определению величины данной области, полученными с использованием высокоскоростной фотокамеры и DIC технологии. Методами численного моделирования показано, что в образцах данного типа сдвиговая компонента тензора деформаций существенно преобладает над осевыми по абсолютному значению.

Рассмотрено движение многофазного потока в выпарной емкости аппарата погружного горения при различной дисперсности газожидкостной струи. Исследование проводилось на примере контейнера с затопленной струей и свободной поверхностью, который является модельным представлением выпарной емкости. Проведена серия численных экспериментов с различными диаметрами пузырьков газа методом конечных объёмов. Диаметр пузырьков газа выбирался таким образом, чтобы исключить их дробление. При этом были задействованы вихревая модель турбулентности и модель сопротивления Грейс, учитывающая деформацию пузырьков. В результате численных экспериментов получены данные о зависимости гидродинамического поведения в выпарной емкости от морфологии затопленной струи. Обнаружено наличие неподвижной зоны на кончике газожидкостной струи при ее ударе о выпариваемую среду. Сделан вывод о необходимости учёта морфологии потока для описания структуры течения и, как следствие, определения дальнобойности струи.

Целью данной работы явились экспериментальные исследования параметров процесса быстрого замораживания тестовых заготовок из пшеничной муки и ржано-пшенично смеси, обогащенных ягелем. В статье проведены экспериментальные исследования параметров процесса быстрого замораживания тестовых заготовок из пшеничной муки и ржано-пшенично смеси, обогащенных ягелем. Определены теплофизические характеристики тестовых заготовок и полуфабрикатов хлеба высокой степени готовности. Исследования выполнены на лабораторной экспериментальной установке на базе аппарата шокового замораживания Polair СR-5G. В процессе исследований получены значения температурного поля, теплового потока замораживаемых образцов, температуры и скорости циркуляции охлаждающего воздуха, средней скорости и продолжительности замораживания. Выполнена оценка достоверности полученных результатов. Исследование теплофизических процессов, происходящих при замораживании, крио хранении и размораживании теста и полуфабрикатов хлебобулочных изделий высокой степени готовности имеет теоретическую практическую значимость разработки технологии приготовления хлебобулочных изделий с использованием шоковой заморозки. Полученные результаты исследований использовали для определения рациональных режимов проведения технологических процессов, разработку научно обоснованных технологических решений при создании технологии приготовления хлебобулочных изделий из замороженных полуфабрикатов.

В эпоху цифровизации экономических процессов перед компаниями встает задача глубокой трансформации существующих стратегий распределения производственных ресурсов и методов прогнозирования спроса. Такое преобразование подразумевает переход к интеграции в единое информационное пространство, что, в свою очередь, позволяет существенно повысить точность и эффективность прогнозирования бизнес-активности. Данная трансформация становится краеугольным камнем в формировании устойчивого развития на уровне отдельных государств. Научная новизна данного исследования заключается в разработке методологии для создания унифицированной системы прогнозирования спроса на компоненты продукции в энергетической отрасли, включенной в общую энергетическую информационную систему. Авторы выделяют потенциал для оптимизации отдельных элементов и структур с целью усовершенствования передачи и обработки данных на множественных уровнях. Основной фокус исследования направлен на адаптацию энергетического сектора к условиям цифровой экономики через применение предиктивных алгоритмов потребления продукции. Значение исследования для практического применения обусловлено возможностью интеграции разработанных решений в процесс модернизации предприятий, участвующих в национальной производственной системе, в контексте широкомасштабной цифровизации экономических процессов. Как пример успешной реализации такого подхода приводится опыт, демонстрирующий практическую применимость и эффективность внедрения инновационных цифровых технологий в стандартные процедуры управления и прогнозирования в энергетической отрасли

В данной статье представлен обзор основных методов определения кислотного числа жира в зерне и продуктах его переработки, которые применяются в нашей стране – от известных общепринятых до новейших. Проведен их анализ и систематизация, выделены главные преимущества и недостатки, основанные на экономической рентабельности, простоте использования и объективности получаемых результатов. В статье рассматриваются различные методы определения кислотного числа жира, содержащегося в зерне и продуктах его переработки. Кислотное число является важным показателем качества жиров, так как отражает степень их окисления и, соответственно, свежесть и пригодность к употреблению. Авторы подробно анализируют классические и современные подходы к измерению этого параметра, включая титриметрические, спектрофотометрические и хроматографические методы. Особое внимание уделяется сравнению точности, чувствительности и удобства применения различных методик. В статье подчёркивается, что выбор метода определения кислотного числа зависит от специфики образца, требуемой точности измерений и доступного оборудования. Авторы также обсуждают влияние условий хранения зерна и продуктов его переработки на изменение кислотного числа, подчеркивая важность этого параметра для оценки качества пищевых продуктов. В заключение статьи представлены рекомендации по оптимальному выбору методов анализа для различных типов продукции. Также описываются перспективные направления развития методик определения кислотного числа, в том числе с использованием автоматизированных и высокопроизводительных технологий. Исследование предоставляет ценные сведения для специалистов в области агрохимии и пищевой промышленности, стремящихся повысить качество и безопасность своей продукции.