МГТУ им. Н.Э. Баумана (статьи)

Рассмотрены вопросы исследования рабочих процессов в установке вакуумного концентрирования химических и молекулярнобиологических образцов. Исследовано влияние направленности потока рабочего газа по отношению к границе раздела фаз на процесс испарения. Проведен обзор научнотехнической и патентной литературы с целью выявления высокоэффективных схем концентрирования, существующих в настоящее время. Проведено обоснование выбора схемы установки. Разработан и испытан экспериментальный образец пневмовакуумного концентратора реакционных смесей. Определены зависимости объема испарившейся жидкости от времени при различных температурах раствора, скорости и давления рабочего газа. Рассмотрены вопросы математического моделирования рабочих процессов в пневмовакуумной испарительной установке. Составлена математическая модель, результаты расчетов которой хорошо согласуются с результатами экспериментов на опытном образце пневмовакуумного концентратора, а также с данными, опубликованными изготовителями аналогичных установок.

Рассматриваются основные эксплуатационные требования к системе хранения и подачи газообразного рабочего тела двигательной установки автоматического космического аппарата с негерметичным корпусом. Приведен сравнительный анализ предложенных способов определения и контроля герметичности при длительной эксплуатации космического аппарата. На основе опыта эксплуатации геостационарного ретрансляционного космического аппарата типа «Ямал» дана оценка повышения срока его эксплуатации на период до нескольких лет за счет экономии энергии и топлива двигательной установки с газовыми ракетными двигателями. По результатам анализа предложенных способов определения и контроля герметичности и терморегулирования элементов конструкции даны рекомендации по проектированию и эксплуатации систем хранения и подачи газообразного рабочего тела. Предложенные способы запатентованы и в настоящее время используются при эксплуатации космических аппаратов.

Для обеспечения безмасляной откачки вакуумных систем, определяемой многообразием технологических процессов, проводимых в условиях вакуума, в которых играет ведущую роль выбор средств системы откачки, в данной работе проведен анализ основных принципов выбора высоковакуумной системы откачки в зависимости от условий эксплуатации. Приведены основные конструкции современных комбинированных (гибридных) турбомолекулярных вакуумных насосов. В исследуемых комбинированных турбомолекулярных вакуумных насосах в качестве форвакуумных ступеней в основном устанавливаются молекулярные проточные части. Проведен анализ перспектив развития исследуемых насосов. В качестве альтернативы использования молекулярных ступеней рассматриваются проточные части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с молекулярными проточными частями. Проведено исследование течения газа в каналах молекулярной ступени комбинированного турбомолекулярного вакуумного насоса в вязкостном режиме течения с помощью программного комплекса гидрогазодинамики STAR-CCM+. Расчетные данные приведены для всей проточной части молекулярного вакуумного насоса с учетом влияния зазора между статором и ротором насоса.

Для описания пространственно-неоднородных течений газа в переходном режиме создана математическая модель на основе статистического метода частиц в ячейках и разработан алгоритм для расчета параметров течения разреженного газа в вакуумной системе. В данной работе представлена схема расчета проводимости вакуумных систем в молекулярном и переходном режимах течения для частного случая изотермического течения газа в тонком капилляре без учета сорбционных явлений на его стенках. Основные допущения, принятые в модели: рассматривается идеальный одноатомный газ, столкновение молекул рассматривается как упругий удар жестких сфер, учитываются только бинарные столкновения, молекулы газа движутся хаотически, время столкновения стремится к нулю, распределение скоростей молекул определяется законом Максвелла, при взаимодействии молекул газа со стенкой коэффициент аккомодации равен единице. Данные, полученные в результате численного эксперимента, сопоставлены с расчетом по эмпирическим зависимостям Кнудсена.

В данной статье приведено описание экспериментальной установки. Установка позволяет проводить исследования процессов адсорбции в широком диапазоне температур и давлений. Температуры могут изменяться от криогенного уровня до 500 K. Установка является универсальной и позволяет проводить исследования на различных адсорбентах по различным газам с использованием как стационарных, так и динамических методов.

В статье дано описание экспериментального стенда для изучения процессов адсорбции на вакуумных адсорбентах. Приведены результаты исследования адсорбции воздуха на активированном угле марки СКТ-4 при температурах, превышающих 293 K. Этот режим интересен с точки зрения регенерации адсорбента. Получены значения постоянных адсорбции для уравнения типа Генри двумя методами. Сделан анализ полученных результатов и даны рекомендации по методике проведения экспериментов для обеспечения наибольшей точности.

Оптимизация параметров любого технического объекта требует наличия достаточного обеспечения в виде математических моделей, описывающих рабочие процессы, протекающие в них, а также программ расчетов. Это обстоятельство становится тем более существенным, когда оптимизация реализуется по нескольким критериям оптимальности. В МГТУ им. Н.Э. Баумана разработан целый комплекс математических моделей и методов расчета турбомолекулярных вакуумных насосов (ТМН), представляющих собой достаточное математическое обеспечение расчета оптимальных параметров и характеристик ТМН. Однако программы расчета, созданные на этой базе, не могут быть формализованы на современной вычислительной технике. Поэтому разработка адекватных программ расчета оптимальных параметров и характеристик турбомолекулярных вакуумных насосов является актуальной проблемой для разработок современных высоковакуумных механических насосов. В статье рассматривается созданное новое программное обеспечение, алгоритмы расчета оптимальных параметров ТМН, приведены некоторые результаты расчетов. Проанализированы варианты применения различных конструктивных схем проточной части ТМН, даны практические рекомендации.

Для сбора и транспортировки попутного нефтяного газа наряду с другими установками широко используются установки с винтовыми маслозаполненными компрессорами. Рассматриваются особенности эксплуатации этих установок на тяжелом газе в холодных климатических условиях: влияние образования конденсата в рабочих ячейках компрессора на потребляемую мощность и нарушение циркуляции масла в системе во время запуска компрессорной установки при отрицательных температурах (ниже минус 10C). Решить эти проблемы позволило увеличение температуры масла от 55C и температуры газа от 85 до 75 и 105C соответственно, а также использование масла с более высоким индексом вязкости и отвод тепла из маслоотделителя для обогрева аппаратов воздушного охлаждения.

В статье на примере лабораторной работы «Интерполирование функций кубическими сплайнами» предлагается методика проведения лабораторной работы по курсу «Численные методы», основанная на методических расчетах на сгущающихся сетках с целью решения задачи с заданной точностью. Дана постановка задачи, определение сплайна, вывод трехдиагональной системы линейных алгебраических уравнений (которую можно решить методом прогонки) для нахождения коэффициентов кубического сплайна. Подробно рассмотрен случай равномерной сетки. Объяснена необходимость использования тех или иных граничных условий, например условия равенства нулю второй производной сплайна для получения замкнутой системы уравнений. Дано обоснование сходимости процесса интерполирования кубическими сплайнами и проведена оценка погрешности. Описана методика выполнения лабораторной работы, алгоритм методических расчетов, способ выбора шага сгущения сетки. Приведен пример приближения функции интерполяционным кубическим сплайном. Показано, что для успешного освоения студентами численных методов необходимо проводить лабораторные работы по методикам, позволяющим с помощью тестовых методических расчетов контролировать точность результатов и находить численные решения рассматриваемых в работе задач с заданной точностью.

Работа обосновывает важность математики в современном мире. Численный анализ математических моделей является в настоящее время наиболее эффективным аппаратом исследования прикладных проблем. В статье подчеркивается важность внедрения серьезного двухсеместрового курса «Численные методы» в программу всех факультетов технического Университета. Предлагается программа чтения первой части «Общие численные методы» по схеме 2 + 1 + 1 для студентов третьего или четвертого семестра. Приводится подробная структура курса. Рассмотрена схема проведения лабораторных работ на примере лабораторной работы «Численные методы решения систем линейных алгебраических уравнений» в среде MATLAB. Предлагается вариант второй части курса «Численные методы решения уравнений математической физики», подробно рассмотрена его структура. Указаны темы всех лабораторных работ.

Обучение в первом семестре включает в себя период адаптации студента к вузовской среде. Содержание и порядок проведения контрольных мероприятий должны не только учитывать это обстоятельство, но и выполнять активную роль в процессе адаптации. Оба участника — студент и преподаватель — действуют в условиях неполной информации, что предполагает анализ взаимоотношений методами теории игр. Процесс обучения следует рассматривать как неантагонистическую игру, в которой матрицы интересов студента-первокурсника и преподавателя различаются. Негативные тенденции, устойчиво возникающие в этом процессе, — проявление равновесия Нэша. Процесс контроля, рассматриваемый изолированно от процесса обучения, — антагонистическая игра. Возможность и полезность кооперации между студентом и преподавателем можно учесть, рассматривая контроль в неразрывной связи с целостным процессом обучения. Путь к решению — многоступенчатость системы контрольных мероприятий, т. е. традиционная схема «типовой расчет — рубежный контроль — экзамен/зачет с теорией». У студента должна быть возможность доучивания материала. Вектор изменения требований: «знаю как — знаю почему — понимаю, как узнать».

В статье рассматриваются аналитические методы генерирования квадратных матриц специального вида произвольного порядка: ортогональных с рациональными элементами, имеющих простую структуру, и целочисленных симметричных матриц с целыми собственными числами любых наперед заданных знаков и кратностей. Получены явные формулы, зависящие от нескольких параметров, при подстановке вместо которых произвольных целых чисел получаются требуемые матрицы любого размера. Результаты статьи могут быть использованы для автоматического составления задач по линейной алгебре.

В работе рассмотрены методические аспекты вычисления поверхностных интегралов первого и второго рода. В учебной литературе по математическому анализу приведены формулы для вычисления поверхностных интегралов по поверхности, заданной параметрическими уравнениями, в громоздком и неудобном для использования виде. Большинство студентов используют только частные случаи этих формул, которые не всегда позволяют оперативно решать задачи. В работе приведены те же формулы для вычисления поверхностных интегралов, что и в учебной литературе, но записанные в простом легко запоминающемся виде. Показано, что частные варианты этих формул непосредственно получаются в процессе решения конкретных задач. Такой подход дает возможность эффективно вычислять поверхностные интегралы. Разобраны примеры вычисления поверхностных интегралов первого и второго рода с использованием различных способов параметризации поверхностей, которые подтверждают полезность предложенной методики.

В настоящей статье рассмотрены несколько вопросов и задач, дополняющих основной курс математического анализа в техническом университете: вычисление несобственного интеграла Пуассона методами интегрального исчисления функций одной переменной, разные подходы к вычислению объема шара в многомерном пространстве, различные, в основном малоизвестные доказательства расходимости гармонического ряда, вычисление сумм рядов Дирихле с помощью бесконечного произведения. В популярных учебниках, как правило, эти вопросы не рассматриваются. Этот материал может быть полезен для преподавателей и хорошо успевающих студентов, факультативной работы, подготовки к олимпиадам по математике и т. п.

В данной статье рассматривается аксиоматика Вейля — Рашевского, адаптированный вариант точечно-векторной аксиоматики аффинного пространства. Эта аксиоматика лежит в основе аналитической геометрии и алгебры конечномерных векторных пространств и дает возможность строгого вывода традиционно изучаемых свойств векторной алгебры. Приводится система аксиом, состоящая из четырех частей. Кратко рассматривается набор доказываемых при их помощи утверждений, приводятся примеры доказательств. Понятия аффинных многообразий (n-мерных плоскостей) приобретают геометрический смысл обобщений прямой и плоскости. В этой связи рассматривается задача перехода от параметрического уравнения к заданию многообразия системой, приводится пример. Также даются определения геометрической зависимости точек, выпуклой оболочки, симплекса.

В работе рассматриваются вещественные и комплексные корни кубического уравнения с одним параметром р. Также получена графическая зависимость этих корней от комплексного параметра на комплексной плоскости, которая представляет собой номограмму для приближенного нахождения всех трех комплексных корней при любом значении комплексного параметра. Материал может быть полезен преподавателям и использован ими для дополнительных занятий со студентами.

В статье предлагаются алгоритмы генерирования широкого спектра задач по линейной алгебре: задание матрицы любого размера с заданным определителем, с заданным рангом, матричных уравнений, систем линейных уравнений, в том числе с параметром, задач на линейные операторы и квадратичные формы. Алгоритмы успешно опробованы на практике, с помощью них может быть составлено неограниченное число вариантов контрольных работ, проводимых кафедрой «Высшая математика» в первом семестре в модуле «Матрицы и СЛАУ», а также вариантов индивидуальных заданий и рубежного контроля по модулю «Линейная алгебра». Отдельным файлом одновременно генерируются все ответы, в некоторых случаях и промежуточные.

В статье изложены вопросы постановки и содержание специального курса по приложениям марковских процессов с дискретными состояниями и непрерывным временем для студентов старших курсов факультета «Фундаментальные науки». Указаны первоисточники для вариантов задач типового расчета по дисциплине. Приведены примеры результатов выполненных расчетов по домашнему заданию.

Статья посвящена изложению одного из многочисленных приложений общих понятий дискретной математики. В качестве примера излагаются начала теории сетей Петри. Даны определения основных понятий этой теории. Описана работа сетей Петри на языке теории графов (наглядное описание) и затем на языке линейных операций над векторами с целочисленными координатами. Затронута теория графов (и деревьев) маркировок. Отмечена проблема алгоритмической разрешимости задач, связанных с графами маркировок. Объяснено, каким образом сети Петри применяются для описания сложных систем, а также для описания работы сложных систем взаимодействующих устройств. Подробно рассмотрен пример составления сети Петри такого рода. Изложение не требует предварительных знаний по данной теме. Для восприятия излагаемого материала необходимы только элементарные сведения по теории графов и начала линейной алгебры. Материал статьи может быть использован в качестве тем для внеаудиторной работы студентов.

Рассматриваются методические аспекты преподавания курса математической (прикладной) статистики в высшем учебном заведении. Обоснована необходимость включения в программу курса лабораторных работ. Приведен ориентировочный список тем лабораторных работ, содержащий методы статистического моделирования, оценки параметров распределений, проверку статистических гипотез, дисперсионный анализ, регрессионный анализ, непараметрические методы статистики и методы выборочного обследования. Для каждой лабораторной работы указан примерный список включаемых в нее задач. Частично указаны методы решения задач с использованием электронных таблиц Excel.

В статье рассматриваются проблемы внедрения и использования математических пакетов в математических дисциплинах и при выполнении курсовых и дипломных работ студентами как математических, так и инженерных специальностей. Одной из важных проблем является недостаточное методическое сопровождение пакетов. Рассмотрены наиболее известные и широко используемые математические пакеты MathСAD, MATLAB, Mathematica и Maple в ОС Windows и их применение в преподавании общего курса математики, численных методов, многомерного статистического анализа и других дисциплин. Для каждого пакета приводятся их возможности, достоинства и недостатки. Даются рекомендации, в каких дисциплинах более эффективно их использовать. Приведены примеры выполнения заданий по линейной алгебре студентами первого курса и лабораторных работ по численным методам студентами второго курса МГТУ им. Н.Э. Баумана с использованием пакета MathCAD. Для старших курсов рассмотрены пакеты, предназначенные для обработки данных и их анализа.

В статье рассматривается тема соотношения «наглядного» способа изложения действий на графах (с использованием рисунка) и «абстрактного» (опирающегося на представление графа посредством матрицы). Такого рода проблема (изложение наглядных действий при помощи инструмента дискретной математики) нередко возникает в преподавании предмета. Для задачи построения матрицы достижимости и определения количества и состава компонент связности даются два алгоритма решения. В качестве примера описания графом системы с различными возможными состояниями приводится задача о переливании. Для другого примера графической задачи дается решение, которое обосновывается уже с применением булевых функций. Также рассматривается задача о построении гамильтонова цикла, связанного с обходом полей шахматной доски фигурой коня.

В работе рассматриваются методические аспекты изложения курса теории функций комплексного переменного (ТФКП) на лекциях и практических занятиях со студентами инженерных направлений подготовки. Отмечаются особенности преподавания, связанные с рассмотрением задач ТФКП для различных физических приложений, а также особенности восприятия материала студентами. Предлагаются формы контроля усвоения материала. Затрагивается исторический аспект развития ТФКП как науки и рекомендуется методически оправданный способ изложения сложного для восприятия материала. Особое внимание уделяется тематике первой лекции курса. Даются методические рекомендации преподавателям, ведущим практические занятия, а также рекомендации по обучению студентов, придерживаясь трех важнейших принципов: принципа аналогового моделирования содержания тем, принципа локальной интеграционной систематизации знаний студентов и принципа иллюстрирования понятий и методов ТФКП в различных областях физики и техники. Дается пример теста для проверки знания студентом определений и свойств объектов изучения ТФКП, состоящего из десяти заданий с выбором ответа.

Данная статья посвящена становлению научной школы высшей математики Императорского Московского технического училища. Приводятся краткие научные биографии профессоров А.В. Летникова, Н.Е. Жуковского, С.Н. Зернова, В.В. Преображенского, А.Н. Шапошникова, Е.А. Болотова, С.А. Чаплыгина, Д.Н. Горячева, Л.К. Лахтина, К.А. Андреева, а также основные направления их научной деятельности: дифференциальное и интегральное исчисление, обыкновенные дифференциальные уравнения и уравнения в частных производных, высшая алгебра, проективная геометрия, теория вероятностей и математическая статистика, теоретическая и прикладная механика, гидродинамика, аэродинамика. Дан обзор публикаций и научных результатов, полученных на кафедре в 19 — начале 20 в.

Номинальная площадь контактирующих поверхностей является основным допущением в моделях переноса теплоты для шероховатых тел. На возникшие при этом вопросы получены результаты численного решения задачи переноса теплоты при контакте газа с шероховатой поверхностью в режиме гидродинамически гладкой шероховатости, а также пространственной задачи теплопроводности при упругопластическом контакте двух шероховатых поверхностей под давлением.

При исследовании режима движения крана мостового типа с частотно-управляемым приводом использована динамическая механическая характеристика двигателей. На основании проведенного анализа основных показателей работы крана (энергетических, электрических, динамических, кинематических) установлены рациональные настройки частотных преобразователей, которые позволяют увеличить эффективность эксплуатации крана. Выявлены нежелательные характеристики работы крана, которые нельзя устранить с помощью опционной настройки частотных преобразователей.

Для коррозионно-стойкой мартенситно-стареющей стали 06Х14Н6Д2МБТ (ЭП 817), из которой изготавливают силоизмерительные упругие элементы, которые работают в атмосферных условиях, изучено изменение механических свойств после одинарного и двойного старения. Выбран режим двойного старения, обеспечивающий максимальную степень упрочнения при испытаниях на изгиб и меньшую степень разупрочнения после воздействия циклических нагрузок.

Рассмотрены принципы магнитно-инерциального термоядерного синтеза и лазерно-плазменным методам генерации полей при имплозии замагниченной мишени. Результаты работы открывают возможности создания новых плазменных источников высокой плотности для их применения в материаловедческих экспериментах и для перспективных направлений энергетики. Такие плазменные системы можно использовать для диагностики и испытаний различных материалов. Исследована неустойчивость Рихтмайера — Мешкова в импульсных системах с инерциальным удержанием частиц.

Общим свойством сдвиговых течений идеальной жидкости и плазмы, находящейся во внешнем магнитном поле, является развитие неустойчивости Кельвина — Гельмгольца. Волновое уравнение для собственных мод в плазме в гидродинамическом пределе совпадает с уравнением Рэлея для идеальной жидкости. Проанализированы нечетные и четные моды неустойчивости. Обсуждена возможность оценки коэффициентов турбулентного обмена по параметрам неустойчивости.

Для конечной стадии режимов зарядки и разрядки проточного аккумулятора теплоты фазового перехода капсульного типа, характеризующейся наличием зоны, где фазовый переход в капсулах с теплоаккумулирующим материалом (ТАМ) осуществился полностью, в рамках одномерной модели выведены соотношения для вычисления изменения удельной и всей массы фазы ТАМ, а также скорости перемещения границы, разделяющей однофазную и двухфазную области. Они необходимы для описания завершающей стадии зарядки или разрядки аккумулятора, которая может занимать в процессе его работы большую часть времени, чем начальная.

Для проточного аккумулятора теплоты фазового перехода предложено понятие удельной (на единицу длины) массы теплоаккумулирующего материала и выведено уравнение изменения фазового состава в процессе зарядки или разрядки. С его помощью в рамках одномерной квазистационарной модели могут быть рассчитаны массы жидкой и твердой фаз в процессе фазового перехода в условиях заданной тепловой нагрузки, определяемой временным графиком изменения температуры на входе.

Разработаны физическая и математическая модели плавки гололедных образований на грозозащитных тросах посредством теплоты, выделяемой при прохождении электрического тока. Исследован тепловой режим грозозащитного троса с оптоволоконным кабелем, получена аналитическая формула для расчета температуры троса с определением времени процесса удаления гололедных образований.

Рассмотрена комплексная система автоматического регулирования частоты вращения вала дизельного двигателя и температуры охлаждающей жидкости. Приведена математическая модель этой системы, выполнены ее расчетные исследования. Подтверждена возможность построения такой системы путем введения импульса по нагрузке в закон регулирования двух указанных параметров.

Описаны электронные системы управления для дизелей. Рассмотрена возможность существенного улучшения показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов при установке на дизель опытных систем управления.

Показаны преимущества использования в дизелях биотоплив, производимых на основе растительных масел. Приведены результаты экспериментальных исследований дизеля типа Д-245.12С малотоннажного автомобиля ЗИЛ-5301 «Бычок», работающего на смесях дизельного топлива и метилового эфира подсолнечного масла. Подтверждена возможность значительного улучшения показателей токсичности отработавших газов исследуемого дизеля при его работе на смесевом биотопливе.

Дан краткий обзор наиболее важных особенностей переноса теплоты в различных наноструктурах. Приведены примеры формирования материалов с заданными свойствами.

Проанализирована возможность применения магнитно-инерциального термоядерного синтеза для создания нейтронного источника. Рассмотрена конфигурация мишени в виде пробкотрона — аксиально-симметричной открытой ловушки с магнитными «пробками».

Работа посвящена проблеме газодинамических неустойчивостей, связанного с ними турбулентного перемешивания и численным методам ее решения. Решена задача (на основе трехслойной расчетной зоны) о турбулентном перемешивании в слоистых (двухслойных) цилиндрических мишенях и рассмотрены три способа ускорения контактной границы. Определены числа подобия и комбинации безразмерных параметров, влияющих на процесс развития радиационно-магнитных гидродинамических неустойчивостей.

Учтены потребности расчета теплового режима приборных отсеков космических аппаратов в условиях слабой гравитации. Представлены результаты анализа конвективного движения вязкой теплопроводной жидкости или газа, возникающего в полостях с осями симметрии, нормальными к ускорению массовых сил (и оси y) или коллинеарными ему, а именно в полостях с эллиптическими сечениями — горизонтально-цилиндрических или в виде тел вращения соответственно. Использована программа для ПК с реализацией модификаций метода Бубнова —Галёркина. Выявлено хорошее согласование результатов расчета с известными данными.

Представлены результаты экспериментального исследования коэффициентов гидравлического сопротивления и теплоотдачи в каналах с дискретной шероховатостью в виде кольцевой накатки сферических выступов при ламинарном, переходном и турбулентном режимах течения воды. Даны рекомендации по расчету указанных коэффициентов, определению границ ламинарно-турбулентного перехода и выбору оптимальных параметров интенсификаторов для получения максимальной теплогидравлической эффективности.

Представлены результаты теоретического исследования и критерии эффективной реализации плазмохимического метода прямого получения кремния из кварца. Показана возможность производства кремния указанным методом с выходом до 90 %.

Проведен анализ изменения диссипации энергии конструктивных элементов ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) при условии резонансного или околорезонансного взаимодействия с волновыми процессами газа. Это взаимодействие приводит к усилению амплитуды колебаний газа вследствие перераспределения энергии в конструктивных элементах. Процесс сопровождается изменением внутреннего объема камеры сгорания РДТТ. Увеличивается также амплитуда колебаний давления внутри камеры сгорания РДТТ. Анализ изменения диссипации энергии конструктивных элементов РДТТ необходим для предотвращения отказов двигателя в процессе его эксплуатации.

Для термодинамического моделирования процессов в жидкостных ракетных двигателях (ЖРД) с учетом уравнения состояния реального газа разработана IT-технология TDsoftRG, основанная на суперпозиции функционирования динамически подключаемой библиотеки CTDsoftRG.dll и системы Microsoft Excel. Показано, что задача расчета равновесного состава многокомпонентных реагирующих смесей в общем случае есть экстремальная задача невыпуклого программирования. Переход к терминологии пространств обеспечивает при эквивалентной постановке возможность использования методов и средств линейного и нелинейного программирования. Сравнение результатов расчетов для воздуха с опубликованными данными показывает, что предлагаемая IT-технология позволяет с высокой скоростью получить достаточно надежные и достоверные результаты.

Представлены результаты исследования скорости горения низкотемпературных быстрогорящих газогенерирующих топлив (НБГТ) пиротехнического типа на основе нитрогуанидина, перхлората аммония и уротропина с использованием микрои ультрадисперсных катализаторов бихромата аммония и оксида железа. Определено влияние температуры горения топлив в диапазоне Тг = 1400…1800 K на их баллистические характеристики. Полученные аппроксимационные выражения позволяют формировать рецептуры топлив для различных типов низкотемпературных газогенераторов. На основе полученных зависимостей разработаны высокоэффективные НБГТ для устройств раскрутки ротора турбореактивных двигателей и систем перемещения элементов исполнительных механизмов.

Выполнена оценка влияния давления и начальной температуры на параметры закона горения пиротехнических составов (ПТС) на основе магния и нитрата натрия с добавками фторидов щелочных и переходных металлов. Установлены значения температурного коэффициента для ПТС с добавками различных фторидов, построены параметрические зависимости скорости горения от давления и температуры. Выполнен анализ результатов испытаний, определены границы влияния начальных параметров на характеристики горения ПТС.

Предложена математическая модель автоматического регулятора расхода и температуры жидкости. Регулятор не содержит электронный блок управления и электрические приводы. Тестовые расчеты показали, что регулятор может выполнять функции управления.

Рассмотрены механизмы положительного и отрицательного эрозионных эффектов, возникающих при обдуве твердого ракетного топлива в камерах сгорания. Проанализированы их физические механизмы. Предложены простые формулы для приближенного расчета скорости горения и наиболее важных параметров эрозионных эффектов.

Рассмотрены вопросы разработки методики скоростной видеосъемки и цифровой обработки видеоизображений огневых испытаний модельного газогенератора на твердом топливе. Продемонстрирована возможность использования цифровой обработки большого потока видеоинформации для диагностики процессов горения и течения высокотемпературных двухфазных потоков. Разработаны методика градуировки по яркостной температуре светоизмерительной лампы уровня засветки ПЗС-матрицы видеокамеры и программное обеспечение для обработки, хранения и представления результатов визуализации. Проведены испытания модельного газогенератора на твердом топливе со скоростной видеосъемкой процесса истечения продуктов сгорания из двухсоплового блока. Представлены примеры обработки полутоновых изображений температурных полей, газодинамическая картина течения, иллюстрирующие полный цикл применения бесконтактного оптического метода диагностики от проведения испытания до получения количественных характеристик исследуемых температурных полей.

Представлены результаты исследований, проведенных в целях изучения режимов течения псевдоожиженных порошкообразных металлических горючих (ПМГ), особенностей работы распыливающих ПМГ форсунок. Разработана методика расчета систем подачи псевдоожиженных порошковых материалов. Результаты исследований могут быть использованы при разработке опытных образцов силовых и энергетических установок, работающих с применением порошкообразных металлов.

Рассмотрены методы и условия наземной отработки внутрибаковых устройств на основе так называемых капиллярных фазоразделителей (КФР), обеспечивающих многократный запуск жидкостных ракетных двигателей в условиях, близких к невесомости. Показано, что наземные испытания должны базироваться на аппарате маломасштабного физического моделирования с применением методов теории подобия гидродинамических процессов и анализа размерностей. При этом для воспроизведения условий свободного и возмущенного орбитального (суборбитального) полета необходимо применение специальных стендов и экспериментального оборудования. Установлены соотношения, которые рекомендовано использовать для обеспечения условий приближенного подобия внутрибаковых гидродинамических процессов, сопровождающих функционирование КФР. Приведены схемы основных стендов и экспериментальных установок, позволяющих имитировать условия свободного и возмущенного орбитального (суборбитального) полета в процессе наземной отработки КФР.