Russian
English
Arabic
Chinese (Simplified)
Chinese (Traditional)
French
German
Italian
Japanese
Kazakh
Portuguese
Spanish
Turkish

Содержание Том 25 № 3 2023

1. К. Э. Чекмышев, Ю. В. Ганзий, С. С. Макаров, М. Ю. Альес. Численное исследование процесса нагрева композитной арматуры в печи полимеризации с учётом кинетики отверждения связующего вещества // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 287-302. Скачать

Проведено численное исследование процесса нагрева стержня композитной арматуры в печи полимеризации с учётом кинетики отверждения связующего вещества системы: эпоксидная смола – ангидридный отвердитель – третичный амин. Установлены зависимости температуры и степени отверждения связующего вещества композитной арматуры на выходе из печи полимеризации от значений температуры инфракрасных излучателей, скорости протяжки, объёмной доли связующего и диаметра арматуры. Получены поля температуры, скорости нагрева и степени отверждения связующего вещества в материале композитной арматуры диаметром 10 мм после прохождения четырёхсекционной печи полимеризации длиной 4 м со скоростью 2 м/мин. Подобран температурный режим для каждой секции печи, который обеспечивает требуемую степень отверждения связующего вещества.
Ключевые слова: арматура композитная, печь полимеризации, нагрев, отверждение связующего вещества, фазовый переход, математическое моделирование, численное исследование.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.25


2. И. В. Анисимова, В. Н. Игнатьев. Разностные схемы повышенного порядка в задачах тепломассопереноса // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 303-309. Скачать

Исследования многих физических процессов приводят к численному решению краевых задач для макроуравнений с малым параметром. Классические разностные схемы плохо описывают решение исходной дифференциальной задачи в областях пограничного слоя ввиду того, что имеют аппроксимационную вязкость, соизмеримую с величиной шага сетки. В данной работе предлагаются разностные схемы повышенного порядка аппроксимации (СПП), которые позволяют адекватно моделировать движение вязкой жидкости в широком диапазоне чисел Рейнольдса, а также сократить время и объём вычислений на ЭВМ за счет эффективности методов, используемых при численном моделировании.
Ключевые слова: уравнения Навье-Стокса, разностные схемы, аппроксимационная вязкость, MatLab.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.26


3. А. Ю. Крайнов, К. М. Моисеева, В. А. Порязов. Численное моделирование нестационарного горения высокоэнергетического материала в закрытом объеме на основе сопряженной модели горения // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 310-320.  Скачать

Представлено теоретическое исследование горения в манометрической бомбе постоянного объема заряда, состоящего из зерен высокоэнергетического материала, содержащего наноразмерный порошок алюминия. Проведено сравнение экспериментально замеренной зависимости роста давления в манометрической бомбе с расчетами по термодинамической модели горения навески высокоэнергетического материала с использованием эмпирического закона зависимости скорости горения от давления и по сопряженной модели нестационарного горения. Нестационарная скорость горения высокоэнергетического материала, обусловленная большой скоростью роста давления в манометрической бомбе, отличается от квазистационарной скорости. Это отличие зависит от скорости роста давления и от его абсолютной величины, и уменьшается с увеличением давления. Проведен анализ влияния добавки наноразмерного порошка алюминия в состав высокоэнергетического материала на динамику горения заряда в манометрической бомбе.
Ключевые слова: высокоэнергетический материал, нанопорошок алюминия, нестационарная скорость горения, численное моделирование.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.27


4. Г. М. Полетаев, В. В. Коваленко. Молекулярно-динамическое моделирование взаимной диффузии на начальной стадии высокотемпературного синтеза при растворении наночастицы Ni в матрице Al // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 321-328.  Скачать

Методом молекулярной динамики проведено исследование взаимной диффузии на начальной стадии высокотемпературного синтеза при растворении наночастицы Ni в матрице Al в условиях кристаллического и аморфного состояния никеля и алюминия. Показано, что снижение температуры воспламенения реакции высокотемпературного синтеза в системе Ni-Al происходит значительно сильнее в случае аморфного состояния никеля. Интенсивность взаимной диффузии при постоянной температуре почти не зависит от состояния структуры (кристаллической или аморфной) алюминия.
Ключевые слова: молекулярная динамика, наночастица, межфазная граница, никель, алюминий.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.28


5. М. А. Корепанов, Р. Р. Шарифуллин. Моделирование процессов в дизельном обогревателе непрямого нагрева малой мощности // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 329-336.  Скачать

Приведены результаты математического моделирования процессов, протекающих в дизельном обогревателе непрямого нагрева мощностью до 20 кВт. Целью исследования была разработка технических решений по оптимизации и улучшению термогазодинамических и тепловых процессов в обогревателе в условиях ограничения по размерам. Проведено сравнение результатов численного моделирования с экспериментальными исследованиями, показано хорошее качественное и количественное совпадение значений контролируемых величин – скорости и температуры газовых потоков.
Ключевые слова: дизельный обогреватель, термогазодинамика, горение, поле температур, поле скоростей.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.29


6. П. В. Гуляев. Распознавание изображений микромаркировки на фоне подобных элементов рельефа // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 337-342.  Скачать

Рассмотрена задача распознавания реперной микромаркировки по микроскопическим изображениям, содержащим элементы псевдомаркировки (схожих с настоящей маркировкой элементов рельефа подложки). Приведены примеры изображений с элементами псевдомаркировки и результаты их распознавания низкоуровневыми структурными методами анализа, ранее использованными для распознавания. Показан механизм влияния псевдомаркировки на снижение эффективности распознавания. Предложено использовать методы структурного анализа более высокого порядка. Описано применение линейного преобразования Хафа для аппроксимации и последующего распознавания отдельных элементов маркировки. Представлен алгоритм обработки изображения и критерий оценки результатов обработки при распознавании. Приведены результаты, подтверждающие работоспособность представленного алгоритма.
Ключевые слова: зондовая микроскопия, реперные метки, обработка изображений, структурное распознавание, метод Хафа.

DOI:  https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.30


7. М. Г. Кучеренко, П. П. Неясов, И. Р. Алимбеков, Н. Ю. Кручинин, С. С. Масютин, В. Н. Степанов. Влияние сфероидальных наночастиц на флуоресценцию молекул красителей и адсорбированных макроцепей MEH-PPV в растворах // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 343-361.  Скачать

Представлены результаты синтеза и морфологического анализа эллипсоидальных наночастиц гематита, покрытых золотой оболочкой и сферических наночастиц магнетита методами атомно-силовой микроскопии. Получены спектры поглощения водных растворов таких наночастиц, а также проводящих наночастиц с адсорбированными на них цепными молекулами. На основе методов динамического рассеяния света построены гистограммы распределения частиц по размерам. Изучено влияние магнитных наночастиц сфероидальной формы, покрытых золотой оболочкой на интенсивность свечения молекул органического красителя (флуоресцеин), и поли[2-метокси-5(2'-этилгексилокси)-1,4-фениленвинилена]. Обнаружено увеличение интенсивности свечения люминофоров обоих типов при определенных концентрациях металлизированных сфероидальных наночастиц. Представлена математическая модель радиационных и безызлучательных процессов в исследованной коллоидной системе, а также результаты расчетов спектральных и скоростных характеристик на основе известных прикладных FDTD пакетов.
Ключевые слова: композитные сфероидальные наночастицы, проводящая оболочка, спектры поглощения, перенос энергии, флуоресценция.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.31


8. В. И. Терещенко, Н. В. Семакина. Квантово-химическое моделирование эндоэдральных комплексов фуллеренов с неметаллами // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 362-374.  Скачать

Полуэмпирическим методом квантовой химии смоделирована структура и произведен расчет физико-химических свойств четырех молекул: изомеров фуллерена С50 симметрии D5h и D3 и эндофуллеренов P@C50 данных соединений. Представлены принципы организации данных систем, проведен анализ трансформации фуллеренов в эндоэдральную форму. Для каждой из систем отражена особенность взаимодействия инкапсулированного атома фосфора с атомами углеродной системы. Исследованы вариации электронных конфигураций валентного уровня фосфора в эндофуллеренах P@C50(D3), P@C50(D5h). Моделирование эндокомплексов показало отсутствие образования химической связи между атомом фосфора и углеродной молекулой для каждого из соединений. Стационарное состояние фосфора в эндофуллеренах позволяет рассматривать спины неспаренных электронов атома как передатчики двоичной информации в квантовых компьютерах.
Ключевые слова: квантово-химические расчеты, эндофуллерены, фосфор, квантовый компьютер, HyperChem.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.32


9. С. В. Леньков. Акустические поверхностные волны в пористо-упругих двухфазных средах // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 375-384.  Скачать

На основе теории Био предложена модель и проанализированы особенности распространения поверхностных волн в пористо-упругих двухфазных материалах типа изолон и вспененный полиуретан со свободной границей. Разработанная модель двухфазной среды для пористых газонаполненных материалов, позволяет анализировать любые типы объемных, продольных и поперечных волн при произвольных величинах пористости. Методом потенциалов получены решения краевых задач, описывающих распространение волн в двухфазных средах при закрытой и проницаемой границе. Проведен расчет скоростей поперечных волн при различных вариациях параметров пористого тела. Показано, что в случае с закрыто-ячеистой структуры (непроницаемая граница) поперечная поверхностная волна Рэлея существует в достаточно узком диапазоне изменения величины извилистости пор, а в случае открытой ячеистой структуры (проницаемая граница) ограничения на эту величину нет. Показано, что существует диапазон непрерывного значения пористостей от 0 до 0.55, в которых устойчиво существуют волны Рэлея, волновые вектора при этом имеют действительные значения, что соответствует волне распространяющейся по поверхности без уноса энергии в глубь тела.
Ключевые слова: пористая среда, уравнения Био, закрытоячеистые пенополиэтилены, волна Рэлея.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.33


10. Е. А. Баталова, Л. В. Камаева, А. В. Белослудцев, В. И. Ладьянов. Анализ концентрационных изменений вязкости расплавов Al-Zn до 25 ат.% Zn // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 385-394.  Скачать 

В работе методом затухающих крутильных колебаний проведено исследование кинематической вязкости расплавов Al-Zn с содержанием цинка от 2.5 до 25 ат.%. Показано, что температурные зависимости вязкости исследованных расплавов имеют монотонный вид, согласуются между собой при различных температурных режимах и хорошо описываются соотношением Аррениуса. Установлено, что вязкость расплавов Al-Zn в исследованной концентрационной области немонотонно уменьшается при увеличении концентрации цинка и имеется два минимума: в областях при 5-7 ат.% Zn и 15-17.5 ат.% Zn.
Ключевые слова: вязкость, расплавы, система Al-Zn.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.34


11. Р. Г. Валеев, А. И. Чукавин. О масштабируемости морфологической структуры пленок пористого анодного оксида алюминия // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 395-405.  Скачать

Проведена методическая проработка вопросов масштабирования двухстадийного анодирования для получения образцов пленок пористого оксида алюминия с различной площадью от 38.47 до 1256 мм2, задаваемой диаметром отверстия используемой нижней крышки ячейки, при синтезе с использованием электрохимических ячеек «прижимного» типа. Результаты статистического анализа параметров пористой структуры образцов показали хорошую корреляцию величины параметра локального порядка знак.jpg с долей пор с количеством соседей 6, а среднее расстояние между порами Dint в пределах доверительного интервала практически одинаковы. Величина среднего диаметра пор D может различаться как в пределах одного образца, так и между образцами, из-за различий в пористой структуре для разных кристаллографических ориентаций зёрен на поверхности алюминия, формирующихся в алюминиевой подложке при рекристаллизационном отжиге.
Ключевые слова: анодный Al2O3, пористая структура, масштабируемость, сканирующая электронная микроскопия.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.35


12. В. Б. Дементьев, Т. Н. Иванова, А. И. Коршунов. Исследования влияния распространения температуры на состояние ножей горячей резки проката // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 406-414. Скачать

Проведенные исследования показывают, что поверхностный слой ножей испытывает резкие температурные скачки в верхних слоях, по мере движения вглубь поверхности максимальная температура быстро снижается. Несоблюдение режимов и времени резания приводит к циклическому нарастанию температуры, которая может достигнуть критических значений. Также, периодические циклы кратковременного интенсивного нагрева и охлаждения приводят к появлению микро и макротрещин на рабочей поверхности ножа, возникающие напряжения способствуют дополнительному интенсивному износу и неравномерному выкрашиванию режущей кромки ножа. Проведены исследования по повышению качества и глубины упрочнения с применением высокотемпературной термомеханической поверхностной обработки с вибропластическим деформированием. Выявленные особенности влияния распределения температур по сечению ножа с учетом цикла нагрева-охлаждения позволяют регулировать время движения ножей, а также рекомендовать оптимальный материал для ножей резки горячего металла и режимы резки.
Ключевые слова: температура, нож, охлаждение, твердость, сталь.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.36


13. М. А. Тимиргазин, А. К. Аржников. Скошенное спиральное магнитное упорядочение в модели Хаббарда // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 415-424.  Скачать

В модели Хаббарда рассматривается скошенное спиральное магнитное упорядочение в простой кубической решетке. Для диагонализации гамильтониана используются приближения Хартри-Фока и вспомогательных бозонов. Получена самосогласованная система уравнений, решение которой позволяет определить основное состояние модели среди широкого спектра возможных магнитных структур, включающего в себя спиральный магнитный порядок с произвольным волновым вектором и межслойную скошенность на произвольный угол.
Ключевые слова: модель Хаббарда, приближение Хартри-Фока, спиральный магнетизм, антиферромагнетизм, сильно-коррелированные системы.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.37


14. М. А. Шумилова, Н. Е. Суксин. Технология процесса утилизации отходов, содержащих органические компоненты // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 425-433.  Скачать

Современное производство невозможно без образования отходов. Рассмотрены существующие методы переработки и утилизации отходов предприятий нефтяной и молочной отраслей. Наличие общих закономерностей в процессах их переработки делает возможным разработку универсального модуля по обезвреживанию опасных органических производственных отходов, состоящих из устойчивых водонефтяных и водно-жировых эмульсий, что и является целью представленной работы. На базе проведенного ранее лабораторного эксперимента по очистке сточных вод ООО "Молпром" и водонефтяной эмульсии и шлама отходов бурения ЗАО "Удмуртнефть-Бурение" предложена технологическая схема комплексного метода обезвреживания и утилизации отходов, содержащих органические компоненты. Меняя применяемые реагенты и технологические условия, данный модуль можно использовать для переработки разных видов органических отходов.
Ключевые слова: водонефтяная эмульсия, нефтешлам, водно-жировая эмульсия, методы переработки, утилизация, универсальный технологический модуль, технологическая схема.

DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.38


Физико-технический институт УдмФИЦ УрО РАН – 40 лет  Скачать



Учредитель и Издатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН»


Главный редактор: академик РАН А.М. Липанов

Подписано в печать 20.10.2023 г., дата выхода 7.11.2023 г. 

Адрес редакции и издателя: 426067, г. Ижевск, ул. Т. Барамзиной, 34, тел. (3412)20-35-14

Свидетельство о регистрации средства массовой информации:

Эл № 77-6666 от 10.12.2002 г. в Министерстве Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций

ISSN 1727-0529 (Online)