Научный архив: статьи

Экспериментально исследовано влияние импульсно-периодического искрового разряда, инициируемого вблизи пленки жидкости у выходного отверстия вихревой форсунки, на пространственное распыление воды. Разряд зажигался между заостренным высоковольтным электродом (положительная полярность, 14 кВ) и поверхностью пленки. Измерения проведены в диапазоне частот следования разрядов 0,1–40 кГц при избыточных давлениях воды от 0,5 до 4 бар. По данным скоростной теневой визуализации количественно определена ширина конуса распыла и введен параметр H/H0, характеризующий относительное увеличение ширины (угла) пространственного распыления при включении разряда. Показано, что зависимость H/H₀ от частоты носит немонотонный характер с выраженным максимумом, положение которого смещается в область более высоких частот с ростом давления воды, тогда как абсолютная величина максимума снижается. Наибольшее значение H/H0  5 – при давлении 0,5–1 атм. Обнаруженный эффект объясняется генерацией волны сжатия в канале разряда, сообщающей каплям дополнительный радиальный импульс и вызывающей раннее разрушение пленки. Обсуждается энергетическая эффективность метода при различных давлениях воды.

Введение. Статья посвящена изучению особенностей моделирования процесса взаимодействия вибровальца с деформируемым грунтом при уплотнении технологических слоев автодороги. Методы и материалы. Производится математическое моделирование колебательной системы «вибровалец катка – деформируемая среда», заключающееся в построении системы дифференциальных уравнений, описывающих взаимодействующие элементы системы. Система включает в себя массивные тела, обладающие различными совокупностями упругих, вязких и фрикционных свойств. Эти свойства соответствуют реологическим характеристикам рабочего органа катка и деформируемой им грунтовой среды. Результаты. Представлены системы дифференциальных уравнений движения колеблющихся масс, позволяющие выявить особенности процесса уплотнения грунтов вибровальцами. На основе анализа уравнений систем выявлены параметры энергоэффективных режимов уплотнения и проведена их оценка с учетом известной зависимости коэффициента вязкого трения деформируемого грунта от влияния внешней деформирующей силы. Обсуждение и заключение. Полученные результаты могут быть использованы для обоснования комплекса эксплуатационных параметров рациональных режимов работы виброкатка на различных этапах уплотнения.

Выполнено измерение характеристик распыла воды при инициировании диэлектриче-ского барьерного разряда в области пространства, где происходит распад на капли пленки жидкости, истекающей из отверстия форсунки. Разряд инициировался в области пространства между пленкой воды и высоковольтным электродом, окруженным диэлектрическим материалом. Измерения проводились прямым теневым методом, основанным на получении множества теневых мгновенных микрофотографий капель. Регистрировались осциллограммы тока и напряжения в цепи создания барьерного разряда. Сравнивались средние параметры, такие как средние диаметр и диаметр по Заутеру, капель в двух случаях: без инициирования разряда и при его создании в области пространства, где формируется распыл, при частоте напряжения 5 кГц и его амплитуде 10 кВ. Показано, что в случае с разрядом средние параметры капель значительно уменьшаются, а их количество увеличивается.

Методом Particle Image Velocimetry (PIV) с высокими пространственным и временным разрешениями исследовано формирование и эволюция течения в воде с проводимостью 5 мкСм/см вблизи электрода под действием импульса напряжения микросекундной длительности. Движение воды на ранних временах после подачи импульса (от 2 мкс) происходит от поверхности иглы. Тонкая струя у кромки цилиндра, направленная по диагонали от поверхности, появляется около 64 мкс. Вовлечение в нее жидкости из-под торца, приводит к развороту течения и формированию одного из нескольких сопутствующих струе вихрей. Результаты моделирования согласуются с наблюдаемой картиной течения и позволяют сделать выводы о распределении силы, действующей со стороны электрического поля, и результирующего давления в жидкости. Наличие области, в которой вектор силы меняет направление, приводит к смещению струи от своего первоначального направления в сторону под торец. Рассчитанные размеры и положение вихря с разумной точностью совпадают с зафиксированными в эксперименте.

Экспериментально исследуются свойства газожидкостной смеси трансформаторное масло–элегаз на предмет электрических изоляционных и демпфирующих свойств.
При прохождении волны сжатия по такой среде ее интенсивность значительно уменьшается за счет изменения сжимаемости среды и уменьшения скорости распространения, что может быть применено при решении задач уменьшения последствий электрического пробоя высоковольтного маслонаполненного электрооборудования. Использование трансформаторного масла в смеси с элегазом приводит к снижению электрической прочности, однако остается приемлемой в рамках объемного газосодержания менее 1 %. Для определения столь малых значений в работе предложен акустический метод определения газосодержания при его величине, существенно меньшей 1 %.