РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУK
СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
Т. 55
ПМТФ
N0
4 (326)
Научный журнал
(Журнал основан в 1960 г. Выходит 6 раз в год )
СОДЕРЖАНИЕ
Хименко Л. Л., Рыбаков А. П., Рыбаков Н. А., Козлов А. Н. Экспериментальное
исследование воздействия электромагнитного СВЧ-излучения на детали из полимерных
высокоэнергетических материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Никулин В. В. Аналитическая модель движения турбулентных вихревых колец в несжимаемой
жидкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Эль-Сайед М. Ф., Хорун М. Х., Мостафа Д. Р. Исследование электрогидродинамического
перистальтического течения диэлектрической вязкоупругой жидкости
Олдройда в гибком канале при наличии теплообмена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Косенков В.М. Определение релаксационных и дислокационных характеристик металлов
по диаграммам ударного сжатия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Аульченко С.М., Замураев В. П., Калинина А. П. Критериальный анализ воздействия
вибрации участка поверхности крылового профиля на структуру обтекающего
его трансзвукового потока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Киселев С. П., Киселев В. П., Зайковский В. Н. О механизме автоколебаний при
натекании сверхзвуковой струи на преграду. 1. Преграда с иглой . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ли Ф. Л., Tай Ч. С., Леон Дж. Ч. Численное исследование поля течения алмазоподобной
углеродной пленки в реакционной камере циклотронно-резонансного плазмохимического
газофазного осаждения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Бурас Ф. Численное моделирование турбулентной структуры горения обедненной смеси
с предварительным перемешиванием и испарением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Сивакумар В., Сивасанкаран С. Смешанная конвекция в наклонной каверне с движущейся
крышкой при неравномерном нагреве на боковых стенках . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
11
19
33
43
50
60
74
Карсян А. Ж. Гидродинамическое воздействие жидкости при медленном обтекании
сфероидальной частицы, покрытой вязкой пленкой. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
97
Бочкарев А. А. , Полякова В. И. Сублимация кристалла, замедляемая сорбцией инородных
молекул из газовой среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Эззат М. А., Эль-Бари А. А., Хатем А. С. Решение с использованием пространства
состояний неустановившейся задачи о тепломассопереносе в пористой среде,
насыщенной вязкоупругой жидкостью, при наличии магнитного поля . . . . . . . . . . . . . . . 127
НОВОСИБИРСК
2014
2014
ИЮЛЬ — АВГУСТ
Стр.1
Фан T., Луо Л., Ма Л., Танг Б., Пенг Л., Динг В. Исследование полных a-дислокаций
в чистом магнии на основе первичных принципов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Александров С. Е., Лямина Е. А., Туан Н. М. Обобщение задачи Прандтля на
модели ползучести . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Садовский В. М., Садовская О. В., Лукьянов А. А. Радиальное расширение сферической
и цилиндрической полостей в безграничной пористой среде. . . . . . . . . . . . . . . . 160
Янковский А. П. Установившаяся ползучесть изгибаемых армированных металлокомпозитных
пластин с учетом ослабленного сопротивления поперечному сдвигу. 2. Анализ
результатов расчетов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Ковалев О. Б., Ковалева И. О. Моделирование случайной упаковки насыпного слоя
полидисперсных сферических частиц. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Житников В. П., Ошмарина Е.М., Поречный С. С., Федорова Г. И. Предельная
модель электрохимической размерной обработки металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Объявление об XI Всероссийском съезде по фундаментальным проблемам теоретической
и прикладной механики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
К сведению читателей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Вниманию авторов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Адре с ре да кци и:
630090, Новосибирск, Морской просп., 2, редакция журнала
«Прикладная механика и техническая физика»
Тел. 330-40-54; e-mail: pmtf@sibran.ru
Зав. редакцией О. В. Волохова
Корректор Л. Н. Ковалева
Технический редактор Д. В. Нечаев
Набор Д. В. Нечаев
Сдано в набор 28.04.14. Подписано в печать 27.06.14. Формат 60 Ч 84 1/8. Офсетная печать.
Усл. печ. л. 24,0. Уч.-изд. л. 19,5. Тираж 305 экз. Свободная цена. Заказ N◦
155.
Журнал зарегистрирован Министерством печати и информации РФ за N◦
011097 от 27.01.93.
Издательство Сибирского отделения РАН, 630090, Новосибирск, Морской просп., 2.
Отпечатано на полиграфическом участке Ин-та гидродинамики им. М. А. Лаврентьева.
630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 15.
- Сибирское отделение РАН, 2014
c
c
- Институт теоретической и прикладной механики
им. С. А. Христиановича СО РАН, 2014
- Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 2014
c
Стр.2
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА. 2014. Т. 55, NУДК
622.3+621.435/457+536.79+355.014.1
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДЕТАЛИ
ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Л. Л. Хименко, А. П. Рыбаков∗, Н. А. Рыбаков∗, А. Н. Козлов∗∗
Научно-исследовательский институт полимерных материалов, 614113 Пермь, Россия
∗ Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
614000 Пермь, Россия
∗∗ Пермская государственная сельскохозяйственная академия, 614099 Пермь, Россия
E-mails: lhimenko@mail.ru, anatryb@yandex.ru, smolinsky@yandex.ru, 112 22@rambler.ru
Приводятся результаты экспериментального измерения модуля упругости, скорости горения
и теплоемкости конденсированных высокоэнергетических полимерных составов
(твердых ракетных топлив), подвергнутых СВЧ-облучению. Описаны экспериментальное
оборудование, ход экспериментов, проведен анализ полученных результатов.
Ключевые слова: высокоэнергетический полимерный материал, твердое ракетное
топливо, СВЧ-излучение, модуль упругости, скорость горения, теплоемкость.
Введение. По данным зарубежных и отечественных исследователей, электромагнитное
излучение в диапазоне сверхвысоких частот 3 ч 300 ГГц является поражающим
фактором. Поражающее действие электромагнитного сверхвысокочастотного излучения
(СВЧ-излучения) на авиационную и ракетно-космическую технику в основном заключается
в нарушении работы радиоэлектронной аппаратуры управления [1, 2]. Однако большинство
деталей (узлов) ракетно-космических объектов изготовлены из полимерных высокоэнергетических
материалов, например заряды твердого ракетного топлива, поведение
которых при СВЧ-облучении исследовано недостаточно. Изменение свойств таких материалов
может привести к нарушению функций изготовленных из них деталей. В последнее
время большое внимание уделяется изучению различных аспектов воздействия СВЧизлучения
на полимерные высокоэнергетические материалы и детали, выполненные из
этих материалов (см., например, [3]). Данная работа является продолжением теоретикоэкспериментальных
исследований воздействия СВЧ-излучения на конденсированные высокоэнергетические
полимерные составы (твердые ракетные топлива). Приведены результаты
экспериментального изучения зависимостей модуля Юнга, скорости горения и теплоемкости
некоторых видов полимерных высокоэнергетических материалов от времени
облучения двумя различными генераторами СВЧ-излучения. Во всех случаях измерения
указанных параметров выполнялись через 24 ч после облучения.
Материалы, образцы и экспериментальное оборудование. Исследовались полимерные
высокоэнергетические материалы четырех типов: 1) НДП-5А; 2) ПД-10/20Э;
3) МГТ-2П; 4) полимерный состав на основе полидивинилэпоксиуретанового каучука с
плотностью 1,8·103 кг/м3 и начальным значением модуля Юнга, равным 2 МПа. Из мате-
Хименко Л. Л., Рыбаков А. П., Рыбаков Н. А., Козлов А. Н., 2014
c
◦ 4
3
Стр.3
4
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА. 2014. Т. 55, N123
50
23
4
◦
4
47
10
Рис. 1. Внешний вид и размеры образцов:
1 — образец из материала 1-го типа, 2 — образец из материала 2-го типа, 3 — образец
из материала 3-го типа, 4 — образцы из материала 4-го типа
1
3
2
6
4
5
Рис. 2. Схема генератора Г1:
1—СВЧ-генератор первого канала, 2—СВЧ-генератор второго канала, 3—волновод,
4 — рупорные антенны, 5 — контейнер с образцами, 6 — штатив
риалов первых трех типов изготовлены образцы в форме лопаток для определения модуля
Юнга и в форме столбиков для определения скорости горения (рис. 1). Образцы материала
4-го типа в форме параллелепипеда имели массу 0,12÷0,15 г. Для образцов, изготовленных
из материалов 1-го и 2-го типов, исследовались зависимости скорости горения и модуля
Юнга от времени облучения, для образцов из материала 3-го типа — зависимость скорости
горения от времени облучения, для материала 4-го типа—зависимость теплоемкости
от времени облучения.
Использовались СВЧ-генераторы двух типов: импульсный Г1 и непрерывного действия
Г2. На рис. 2 приведена схема генератора Г1, имевшего следующие параметры:
частота излучения первого канала (2,71 ± 0,000 001) ГГц, частота излучения второго канала
(3,0±0,000 001) ГГц, мощность импульса в каждом канале (745±2) МВт, суммарная
мощность импульса (1,490 ± 0,004) МВт, длительность импульса (2,5 ± 0,1) мкс, частота
следования импульсов (375 ± 1) Гц, размеры каждого волновода 72 Ч 34 мм, площадь
раскрыва каждого рупора 80 см2.
10
1,5
100
10
7
46
Стр.4
Л. Л. Хименко, А. П. Рыбаков, Н. А. Рыбаков, А. Н. Козлов
аб
5
2
1
Рис. 3. Внешний вид (а) и размещение на открытой площадке (б) генератора Г2:
1 — генератор, 2 — излучающий рупор
Генератор Г2 (рис. 3) имел следующие параметры: частота излучения 2,45 ГГц, мощность
600 Вт. С помощью регулятора таймера менялось время излучения.
Схемы СВЧ-облучения. Генераторы размещались на открытых площадках, размеры
которых исключали влияние на образцы отраженного от окружающих предметов
СВЧ-излучения. При облучении генератором Г1 образцы из материалов 1, 2 и 3-го типов
размещались в контейнере, представлявшем собой пенопластовую коробку размером
240×160×90 мм с плотно закрывающейся крышкой. Внутри контейнер был разделен на
секции, в которые помещались образцы, так чтобы они не затенялись от СВЧ-излучения.
Пенопластовый контейнер является абсолютно “прозрачным” для СВЧ-излучения и не
подвержен влиянию внешних факторов (в первую очередь, температуры и влажности).
Контейнер располагался на расстоянии 50 мм от среза рупорной антенны генератора Г1.
Образцы из материала 4-го типа также размещались в пенопластовом контейнере (см.
рис. 1). Расстояние между образцами и рупором генератора Г2 равно 40 мм.
До воздействия СВЧ-излучения образцы были разделены на две группы: 1) образцысвидетели;
2) испытываемые образцы. Обе группы транспортировались (в том числе к месту
проведения облучения) и хранились в одинаковых условиях, но образцы первой группы
не подвергались воздействию СВЧ-излучения. Образцы второй группы были разделены на
партии, время воздействия на которые различалось. Данные о количестве образцов материалов
каждого типа в обеих группах приведены в табл. 1.
При воздействии СВЧ-излучения на образцы наблюдался их нагрев, степень которого
зависела от продолжительности воздействия. По окончании СВЧ-воздействия с помощью
термопары измерялась температура образцов. Наибольшую степень нагрева имели образцы,
изготовленные из материала 2-го типа. Данные о нагреве образцов при различной
продолжительности воздействия на них СВЧ-излучения приведены в табл. 2. Прочерки
означают, что нагрев образцов не зафиксирован термопарой. В образцах первой, второй и
третьей партий нагрев не зафиксирован. Все образцы седьмой партии сгорели вследствие
воспламенения образца из материала 2-го типа через 315 с после начала облучения. Более
интенсивный нагрев образцов из материала 2-го типа, по-видимому, обусловлен наличием
каучука (11,5 %), который имеет большие значения диэлектрической проницаемости и
тангенса угла диэлектрических потерь, а следовательно, б´
по сравнению с другими компонентами образцов.
ольшие диэлектрические потери
Стр.5