![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Экспериментальное и теоретическое исследование плазменных, газовых тороидальных вихрей (ТВ) и ТВ в жидкости. В-частности, исследование эффекта анизотропии процессов переноса (диффузии и теплопроводности) в ТВ, следствием чего может быть то, что плазма/газ, изначально захваченные в вихревое движение ТВ, при дальнейшем его движении из него не теряется, т.е. переносится вихрем без потерь. Разработка и реализация экспериментальных установок по генерации ТВ, изучению динамических и структурных особенностей. Экспериментальное и теоретическое исследование процессов переноса в однородных и неоднородных средах, условий формирования ТВ, возникновения неустойчивостей для получения соответствующих критериев.
Требования к методикам экспериментов по генерации плазменных, газовых ТВ и вихрей в жидкости, регистрации элементов вихревого течения различных масштабов, изучения процессов переноса в ТВ. Экспериментальные установки, соответствующие разработанным требованиям. Получение уточненных оценок коэффициентов диффузии примесей в ТВ, критериев формирования ТВ на начальной стадии, критерии устойчивости, оценка максимального пути прохождения ТВ в однородных и неоднородных средах (экспериментальная и теоретическая).
Оборудование, необходимое для проведения экспериментальных работ и создания экспериментальных установок, в т.ч. импульсный электрический плазмотрон и генератор газового ТВ, осциллографы, спектрометр, элементная база и пр. Разработанные методики по исследованию спектров излучения и поглощения веществ в плазменном ТВ. Разработка модели и компьютерное моделирование вихревого самоподдержания и усиления, предварительные исследования процессов образования ТВ в однородных средах, анизотропии диффузионных коэффициентов.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
14 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: Проведено исследование массопереноса тороидальными вихрями (ТВ): плазменным ТВ (ПТВ) и кольцевыми вихрями. ТВ генерировались с помощью импульсного электрического плазмотрона и генераторов газового ТВ. Массоперенос ПТВ изучался методом регистрации спектра излучения плазмы в начальной стадии движения такого вихря и спектра поглощения – в поздней стадии. Для этого использовался ряд сильно излучающих спектральных линий ксенона, соответствующих переходам 6P–6S (5P–5S) возбужденного атома. Эти же переходы для холодного ксенона проявляются в виде спектральных линий поглощения, и поэтому рабочим газом плазмотрона был выбран именно этот газ. Показано, что захваченные в вихревое движение ионы, атомы, молекулы переносятся вихрем на значительно большее расстояние по сравнению с плазменным облаком - образованием без вихревого движения. Для исследования массопереноса кольцевыми вихрями в воздухе были выбраны метан, пропан и бутан из которых формировались ТВ. Получено, что горючая смесь, захваченная в вихревое движение при формировании ТВ, при дальнейшем его движении не теряется из его объема, сохраняя тороидальную форму. Газ, находящийся внутри вихря, сохраняется практически до конца его движения. В результате проведенной НИР экспериментально определены основные характеристики массопереноса плазменными и газовыми тороидальными вихрями, имеющие важное значение для практического применения ТВ. | ||
15 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: 1. За первое полугодие разработаны и созданы - генератор плазменного тороидального вихря (ПТВ) в воздухе, - экспериментальная установка для исследования процесса образования такого вихря. Также проведены испытания работы генератора вихря, экспериментальной установки и ди-агностического стенда. 2. За второе полугодие проведены опыты по изучению процесса образования ПТВ в возду-хе при атмосферном давлении. 3. В результате проведенного исследования процесса формирования ПТВ были установле-ны следующие новые закономерности: 1) ПТВ образуется при дозвуковом истечении осесимметричной импульсной плаз-менной струи – порции плазмы в воздух; 2) длина импульсной струи L должна удовлетворять условию: 2 rn ≤ L ≤ 15 rn (rn – радиус сопла плазмотрона); 3) длительность tu истечения импульсной струи должна быть не меньше характерного времени образования тороидальной спирали формирующегося вихряВ; 4) радиальное распределение скорости истечения импульсной струи на срезе сопла должно иметь колоколообразную форму; 5) механизм образования ПТВ заключается в торможении осесимметричной импульс-ной струи окружающей средой, создании ею индуцированного течения такой среды вокруг себя, а также в самосогласованном взаимодействии этой струи с этим индуцированным тече-нием; 6) Плазменный ТВ в воздухе имеет следующие аномальные свойства: вихрь проходит путь в 50800 раз больший и излучает в сотни раз дольше, чем облако плазмы такого же раз-мера, хотя они образуются из одной и той же плазменной струи одновременно. Причины та-ких свойств до сих пор не выяснены. В аномальных свойствах ПТВ и состоит его особенно-сти. | ||
16 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: | ||
17 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: На настоящем этапе работ для кольцевых вихрей в воздухе/воде и ПТВ рассмотрены условия возникновения неустойчивостей. Рассмотрение сил, действующих на ТВ и экспериментальных данных, полученных в ряде проведенных нами опытов, позволило получить следующее условие возникновения неустойчивости ТВ: > 70. | ||
18 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: Проведены экспериментальные и теоретические работы по исследованию динамики тороидальных вихрей (ТВ) в неоднородных средах. Получено ДУ движения центра масс ТВ, проведены расчеты для различных вариантов изменения плотности среды и сравнения результатов с экспериментальными данными, показавшие хорошее согласование с экспериментальными данными. | ||
19 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: Проведены экспериментальные и теоретические работы по исследованию динамики тороидальных вихрей (ТВ) в неоднородных средах. Получены некоторые гидродинамические критериальные числа, указывающие на возникновение неустойчивостей как в момент образования ПТВ, так и в процессе движения | ||
20 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: На данном этапе работ проведены экспериментальные и теоретические работы по исследованию математических моделей гиперболического и негиперболического хаоса в целях применения их в исследовании динамики тороидальных вихрей в фазе неустойчивого поведения. Было показано, что предложенная система может быть использована для изучения тороидальных вихревых процессов. | ||
21 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: | ||
22 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: | ||
23 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: | ||
24 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: | ||
25 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Исследование физических процессов в вихрях (газовых, плазменных) |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".