Фізика аеродисперсних систем

Механізм антистоксової люмінесценції мікрокристалів AgHal, сенсибілізованих барвником

О. В. Тюрин — 2026-05-28

Експериментально обґрунтовано та уточнено двоквантово-ступінчастий механізм низькотемпературної (T = 77 K) антистоксової люмінесценції (λ_max ≈ 560 нм) емульсійних мікрокристалів AgBrI (ЕМК), сенсибілізованих барвником (ЕМК-Бр), викликаної фотозбудженням J-агрегату барвника (Бр) (λ = 670–700 нм). Згідно з цим механізмом, енергія фотозбудження від Бр передається до AgBrI через срібні центри атомно-молекулярного ступеня дисперсності (АМСД). Встановлено, що за антистоксову люмінесценцію ЕМК-Бр відповідальна рекомбінація вільних нерівноважних електронів, дозбуджених у зону провідності (ЗП) AgBrI із срібних центрів АМСД, з дірками, локалізованими на парних йодних центрах (ПЙЦ) у забороненій зоні (ЗЗ) AgBrI. В той же час, рекомбінація електронів, локалізованих на срібних центрах АМСД, з дірками, що знаходяться на ПЙЦ, відповідає за стоксову люмінесценцію в смузі з λ ≈ 720–800 нм. Рекомбінація таких же електронів з вільними дірками у ВЗ AgBrI відбувається безвипромінювально, що зумовлює виникнення ефекту «втоми люмінесценції» антистоксової смуги.

Нестаціонарне теплоперенесення в аеродисперсній системі з щільним шаром гравію в каналі ґрунтового регенератора

І. І. Мукмінов — 2026-05-28

У статті досліджено просторово-часові особливості формування температурного поля в аеродисперсній системі «повітря — щільний шар гравію», що реалізується в каналі ґрунтового регенератора для теплиць. Аеродисперсні системи з щільними шарами гранул широко застосовуються в теплоенергетичних установках, регенеративних теплообмінниках та сезонних акумуляторах теплоти, проте фізика нестаціонарного теплоперенесення між газовим потоком і нерухомим шаром частинок залишається недостатньо вивченою. Особливу увагу приділено послідовному прогріванню шару вздовж каналу та взаємодії фронту нагрівання з полем температур газової фази, що є характерними рисами поведінки аеродисперсних систем у режимах заряджання тепло-акумулювальних пристроїв.

Метою роботи є аналіз температурного поля в каналі ґрунтового регенератора з щільним шаром гравію як аеродисперсної системи та кількісна оцінка взаємопов’язаного теплоперенесення між газовою і твердою фазами в нестаціонарних умовах. Фізичну модель побудовано у вигляді двокомпонентного квазігомогенного середовища, де газовий потік і щільний гранульований шар розглядаються як взаємодіючі компоненти аеродисперсної системи. Система рівнянь включає рівняння теплопереносу в твердій фазі з урахуванням ефективної теплопровідності та конвективне рівняння для газового потоку з членом міжкомпонентного теплообміну, який описує енергетичну взаємодію дисперсної та газової підсистем. Чисельну реалізацію виконано в середовищі Matlab за допомогою різницевих схем: температуру газу вздовж каналу обчислювали послідовно за координатою, а температуру щільного шару – за неявною схемою у часі.

У розрахунках враховано теплофізичні характеристики шару гравію, типові для регенераторів з щільною гранульованою насадкою: порозність, густина, питома теплоємність, ефективна теплопровідність та питома поверхня частинок. Отримані результати наведено у вигляді двовимірних температурних полів T(x,t) і Tg(x,t), профілів температури шару і газу вздовж каналу для характерних моментів часу, а також кривих зміни температури в окремих перерізах. Показано, що в аеродисперсній системі «повітря – щільний шар гравію» формується виражений фронт нагрівання, який поступово переміщується від вхідної ділянки каналу до виходу в міру охолодження газового потоку та накопичення теплоти гранульованим шаром. Отримані закономірності дозволяють глибше інтерпретувати фізику теплоперенесення в аеродисперсних системах з щільною насадкою та можуть бути використані для оптимізації геометричних і режимних параметрів ґрунтових регенераторів і інших регенеративних теплообмінників із гранульованими шарами.

Насадкові колони в технології отримання натурального холодоагенту — пропану (R290)

Ю. М. Симоненко — 2026-05-28

Стаття присвячена актуальній науково-технічній проблемі — пошуку та впровадженню енергоефективних та екологічно безпечних робочих тіл для холодильних систем. Розглянуто натуральний холодоагент — пропан (R290), який характеризується нульовим потенціалом руйнування озонового шару (ODP = 0) і вкрай низьким потенціалом глобального потепління (GWP ≤ 3). Використання вуглеводнів є стратегічною альтернативою синтетичним фреонам (HFC), які потрапили під жорсткі обмеження міжнародних протоколів і F-Gas регулювання. У роботі запропоновано технологію вилучення пропану та інших вуглеводнів (етану (R170), ізобутану (R600a) з широкої фракції легких вуглеводнів (С₂₊), що утворюється при підготовці природного газу до транспортування та виробництва ЗПГ. Аналіз фазових рівноваг бінарних сумішей компонентів природного газу підтвердив їхній неазеотропний характер, що дозволяє використовувати методи багатоступеневої ректифікації для глибокого очищення. Для умов малотоннажного виробництва обґрунтовано застосування насадкових колон із нерегулярними елементами. Проведено порівняльний аналіз трьох типів насадок: сітчастої сідлоподібної, спіральної та спірально-призматичної. У середовищі Mathcad реалізовано алгоритм конструктивного розрахунку, що дозволив визначити оптимальні параметри поділу сумішей пропан-ізобутан та пропан-пропілен. Встановлено, що для досягнення чистоти 99,9% при поділі суміші з пропіленом потрібно значно більше одиниць переносу (понад 200 ВЕТТ), ніж для суміші з ізобутаном (~~40 ВЕТТ). Дослідження показало, що очищення від висококиплячих і низькокиплячих домішок технічно неможливе в одному апараті через відмінності в гідравлічних режимах та температурних умовах. Результати роботи можуть бути використані при проектуванні компактних установок для отримання надчистих холодоагентів шляхом потрійної перегонки.

Моделювання гібридної системи теплопостачання з відновлювальними джерелами енергії

Л. З. Бошков — 2026-05-28

Розглянуто проблему підвищення енергоефективності процесу післязбирального сушіння зерна шляхом застосування гібридної системи теплопостачання. Визначено за результатами аналізу сучасних наукових праць, що використання гібридної системи теплопостачання дозволяє зменшити споживання традиційних енергоресурсів, підвищити ефективність використання теплоти відпрацьованого повітря, стабілізувати температуру сушильного агента та забезпечити більш рівномірний перебіг процесу сушіння. Запропоновано конструктивно-технологічну схему шахтної зерносушарки з гібридною системою теплопостачання, у якій свіже атмосферне повітря змішується з частиною рециркуляційного повітря, після чого проходить через сонячний повітряний підігрівач і конденсатор теплового насоса. Запропоновано використовувати сонячний підігрівач для попереднього нагрівання повітря, а тепловий насос – для додаткового догрівання та утилізації теплоти відпрацьованого повітря. Для забезпечення рівномірного сушіння зернового шару передбачено подачу сушильного агента через систему розподільних коробів, розташованих по висоті шахти. Визначено основні енергетичні параметри гібридної системи теплопостачання зерносушарки для сушіння пшениці з витратою 1,7 т/год з початковою вологістю 20% до кінцевої вологості 14%. За результатами розрахунку встановлено, що теплова потужність сонячного повітряного підігрівача становить 61,6 кВт, потужність теплового насоса — 92 кВт, загальна теплова потужність системи — 154 кВт, частка сонячного випромінювання — 40%, а коефіцієнт перетворення теплового насоса дорівнює 3,5. Розглянуто особливості формування температурного поля та поля вологості зерна в шахтній сушарці при багаторівневому підведенні сушильного агента через короби. Запропонована схема може бути використана для створення енергоефективних зерносушарок для продовольчого та насіннєвого зерна.

Діелектрична проникність водних розчинів метанолу в околі особливої концентраційної точки

А. А. Страутман — 2026-05-28

У роботі експериментально досліджено діелектричні властивості водних розчинів метанолу в околі особливої концентраційної точки (близько 0,05–0,1 молярної частки спирту). Вимірювання активної та реактивної складових імпедансу проводили мостовим методом на частоті 1 кГц у плоскому конденсаторі з електродами, вкритими фторопластовою плівкою. Виявлено, що час встановлення стаціонарних значень ємності та провідності значно перевищує характерні часи електродної поляризації і досягає десятків хвилин — кількох годин. Концентраційна залежність цього часу чітко корелює з положенням аномалій інших фізико-хімічних властивостей розчинів (показник заломлення, в’язкість, розсіяння світла). Отримані результати вказують на те, що аномально повільна динаміка електрофізичних параметрів зумовлена процесами встановлення мікронеоднорідної структури розчину та перебудовою системи водневих зв’язків у околі особливої точки.

Вплив поверхневих явищ на рух дисперсних частинок

О. С. Черненко — 2026-05-28

Робота присвячена вивченню особливостей руху дрібних частинок на поверхні рідин. Досліджено механізми переміщення частинок порошку лікоподію на поверхні води вгору за течією, проведені експериментальні спостереження та проаналізовані закономірності поведінки частинок у залежності від умов середовища.

На поверхні течії зсувна течія з нерівномірною швидкістю: ближче до стінок швидкість рідини менша, ніж біля центру. У результаті частинки «залипають» у локальний тороподібний вихор або приповерхневий повільний шар — і можуть підніматися вище за течією проти основного потоку. Впливають одночасно два ефекти. Ефект Марангоні (локальне зменшення поверхневого натягу біля частинок), який створює локальні поверхневі течії у тонкому залишковому шарі. А стінки/меніск дають спрямовану капілярну силову компоненту, яка визначає напрямок (до жолоба/стінки).

Дальність підйому частинок визначається швидкістю течії (пряма залежність: чим вона більша, тим дальність підйому більша) і різницею висот в верхній і нижній посудині: (обернена залежність: чим вона менша, тим дальність більша).

Моделювання процесів масообміну з урахуванням дифузії радіонуклідів в порах та конвекції під час технологічної обробки харчової продукції

В. В. Курятников — 2026-05-28

З огляду на високу мобільність радіонуклідів у природних ланцюгах та їх здатність накопичуватися в харчовій продукції, питання ефективного технологічного очищення продуктів харчування набувають особливої актуальності.

Продукти харчування можна вважати ієрархією дисперсних газоподібних, рідких і твердих фаз, дисперсними системами, більшість яких мають пористу та волокнисту структуру, набувають вигляд піни, як то хлібно-булочні вироби.

Вміст радіонуклідів в цих структурах можна змінювати, застосовуючи фізичні процеси масообміну, які лежать в основі технологій їх кулінарної обробки вимочуванням, варінням, солінням та ін. Раціоналізація технологічної обробки кулінарної продукції може дозволити суттєво зменшити її радіоактивність та підвищити рівень харчової безпеки.

Метою дослідження є моделювання процесів масообміну під час технологічної та кулінарної обробки харчової продукції для зниження в ній вмісту радіонуклідів.

Радіаційні забруднення можуть бути розчиненими у воді, і процеси їх знешкодження можуть бути пов’язані із швидкістю виведення їх через пори у масообмінних процесах.

В рамках такого підходу розглянуті механізми фізичних процесів, що супроводжують виведення радіонуклідів з продуктів харчування. Це процеси внутрішньої дифузії сольового розчину радіонукліду в окремих порах, що виходять на зовнішню поверхню харчового продукту, а також конвективно-дифузійні механізми, включаючи стефанівські потоки.

Виконано моделювання процесів масообміну при виведенні радіоізотопів з продуктів харчування у водний розчин в технологіях їх кулінарної обробки. Розглянуті процеси внутрипористої дифузії розчину крізь капілярні пори, що виходять на зовнішню поверхню харчового продукту. Знайдений математичний вираз для дифузійних потоків крізь ці пори.

Показано, що при режимах, що відповідають температурній обробці харчових продуктів в процесах кип’ятіння, відварювання більш слушно описує динаміку радіоактивних домішок у водному розчині конвективно-дифузійна модель. Показана суттєва роль стефанівських потоків у процесі дифузії радіонуклідів і потреба врахування його при моделюванні динаміки процесу.

Вплив мікрохвильової дегідратації на теплоту сорбції цеолітів типу A

А. П. Гречановський — 2026-05-28

Представлені нові експериментальні дані щодо кінетики сушіння та енергетичних характеристик цеолітів типу А (3A, 4A, 5A) у процесі мікрохвильової регенерації, що є ключовим етапом функціонування термохімічних акумуляторів теплоти. Отримано, що цеоліт 5A характеризується найвищою швидкістю сушіння (6,55·10⁻⁴ 1/с), темпом нагрівання (1,98 К/с) та ефективністю використання мікрохвильової енергії (0,56), що обумовлено більшим розміром пор та покращеними умовами дифузії водяної пари. Водночас показано, що інтенсифікація процесу сушіння супроводжується зниженням питомої теплоти сорбції (до 87 кДж/кг) та механічною деградацією гранул після першого циклу десорбції–сорбції, що обмежує практичне застосування цього матеріалу в умовах циклічної експлуатації. Отримано, що цеоліт 3A демонструє найвищу питому теплоту сорбції (165 кДж/кг) серед досліджених зразків, що пояснюється ефектом просторового обмеження та більш інтенсивною взаємодією молекул води з поровою структурою. Показано, що збільшення тривалості мікрохвильової обробки до 360 с і досягнення температури близько 400 °C приводить до зростання теплоти сорбції до 204,4 кДж/кг, що свідчить про поглиблену активацію адсорбенту. Проаналізовано вплив структурних характеристик цеолітів на ефективність перетворення мікрохвильової енергії в теплову та на кінетику десорбції. Доведено, що для застосування у термохімічних системах акумулювання теплоти найбільш перспективним є цеоліт 3A, який забезпечує максимальну енергоємність, тоді як цеоліт 5A доцільніше використовувати в процесах, де пріоритетною є швидкість сушіння. Обґрунтовано доцільність оптимізації режимів мікрохвильової регенерації та конструктивного вдосконалення установок (зокрема, шляхом організації продувки шару газом) для підвищення ефективності дегідратації та стабільності адсорбентів.

Визначення оптимальних параметрів мікрохвильового нагріву для стадії сушіння порошків оксиду алюмінію

І. Л. Бошкова — 2026-05-28

Розглянуті питання підвищення енергоефективності та рівномірності нагріву на початкових стадіях спікання кераміки, оскільки традиційні конвекційні методи характеризуються тривалістю, високим енергоспоживанням і нерівномірністю температурного поля. Досліджено особливості мікрохвильового нагріву порошків оксиду алюмінію на стадії сушіння як критичного етапу перед високотемпературним спіканням технічної кераміки. Проведено експериментальний аналіз впливу потужності магнетрона (240–1000 Вт), маси завантаження (50–300 г) та товщини шару (3–10 мм) на енергетичну ефективність процесу, швидкість нагрівання та рівномірність температурного розподілу. Встановлено, що на початкових стадіях нагрівання визначальну роль відіграють діелектричні втрати води та полівінілового спирту, тоді як сам Al₂O₃ характеризується низькою здатністю до поглинання мікрохвильової енергії. Показано, що недостатня потужність (240 Вт) не забезпечує ефективного проходження енергоємних стадій випаровування та вигоряння зв’язуючого. Збільшення маси завантаження до 200–300 г сприяє покращенню електродинамічного узгодження в камері та підвищенню коефіцієнта корисної дії до 81%, забезпечуючи більш стабільний та контрольований нагрів. Виявлено, що збільшення товщини шару до 8 мм є оптимальним компромісом між енергоефективністю та рівномірністю температурного поля. Проаналізовано вплив теплофізичних і діелектричних властивостей матеріалу на формування температурних градієнтів, які можуть призводити до виникнення термічних напружень і дефектів. Обґрунтовано необхідність застосування гібридного нагріву та використання SiC-сусцепторів для підвищення ефективності процесу на низькотемпературних стадіях. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації технологічних режимів мікрохвильового сушіння порошку оксиду алюмінію.

Молекулярний механізм випаровування водного розчину глюкози, що піддавався дії магнітного поля

Л. Ю. Вергун — 2026-05-28

Досліджується молекулярний механізм випаровування концентрованого розчину глюкози, що піддавався дії магнітного поля. Запропоновано розглядати концентрований водний розчин глюкози як пористу систему. Така система містить пори, що заповнені молекулами розчинника, та каркас, утворений кластерами молекул глюкози зв’язаними між собою водневими зв’язками. Досліджувались водні розчини глюкози виробництва з концентрацією 40%. Експериментально визначались часові залежності відносної зміни розміру намагніченої λₘ(t), немагніченої краплини розчину глюкози λₙ(t) та краплини дистиляту λ_w(t) при температурі T = 20 °C. Показано, що в порівнянням із залежністю λ_w(t), яка характеризує випаровування дистильованої води, для якої зміна розміру краплини відбувається лінійно, для рідинних систем, що містять молекули глюкози, залежність λₙ(t) та λₘ(t) має ділянки з відсутністю випаровування λₙ(t) = const і λₘ(t) = const. На цих ділянках в системах «вода-глюкоза» відбуваються молекулярні перебудови впродовж яких змінюється структура розчину (утворення та зміна форм агрегатів за рахунок перерозподілу водневих зв’язків між ними. За допомогою вимірювача густини та в'язкості DMA 4500 M (Anton Paar) визначалась густина та в’язкість ненамагніченого водного 40% розчину глюкози, намагніченого водного 40% розчину глюкози та дистильованої води при температурі T = 20 °C. Використовуючи результати експериментів визначено вільний об’єм V_f, що відповідає об’єму пор в системі, для ненамагніченого розчину глюкози та розчину, що піддавався дії магнітного поля. Для концентрованої рідинної системи «вода-глюкоза», яка піддавалась дії магнітного поля запропонований молекулярний механізм випаровування. Цей механізм пов’язаний з тим, що після обробки постійним магнітним полем в рідинній системі, що досліджується, виникають стабільні комплекси, утворені за рахунок розгалуженнями водневих зв'язків навколо β-аномерів. Існування таких комплексів призводить до зміни швидкості переходу між α та β конформаціями молекул глюкози, що приводить до періодичної зміни станів з наявністю та відсутністю випаровування в намагнічений рідинній системі, яка досліджується.

Експериментальне дослідження термоелектричних систем отримання води з атмосферного повітря

К. О. Годик — 2026-05-28

Найближчою годиною найціннішим ресурсом на планеті стане вода і ця тенденція буде тільки зростати в майбутньому. Ця ситуація призводить до катастрофічних наслідків і в найближчу годину може мати місце і в Україні. Атмосферне повітря постає як перспективний, відновлюваний та поширений джерело вологи. Вважається, що у земній атмосфері одночасно міститься близько 12,9∙10³ км³ води. Системи отримання води з атмосферного повітря, які забезпечують температуру нижче за точку роси можуть частково вирішити проблеми водозабезпечення. Певні перспективи у таких системах мають термоелектричні модулі, які не потребують холодильних агентів та екологічно безпечні. Мета роботи — вивчення перспектив використання термоелектричних модулів у системах одержання води з атмосферного повітря. Методика вивчення — експериментальні дослідження. Наведено результати експериментального дослідження процесів конденсації вологи з атмосферного повітря за допомогою термоелектричних модулів (елементів Пельтьє). В ході експериментів на базі модулів TEC1-12706 проаналізовано вплив напруги живлення, швидкості повітряного потоку і відносної вологості середовища на вихід конденсату. Встановлено, що найбільш енергоефективним є режим роботи при напрузі 9–10 В та силі струму 3,8–4,2 А, що дозволяє уникати перегріву модуля. Визначено оптимальну швидкість обдування радіаторів (2,5–3,0 м/с), що забезпечує найкращий теплообмін. Результати дослідження показали, що питомі енерговитрати в оптимізованому режимі становлять 0,9–1,1 кВт∙год/л. Виявлено «критичну точку» вологості повітря (40%), нижче за яку процес конденсації стає енергетично недоцільним. Отримані дані підтверджують ефективність інтеграції термоелектричних генераторів води з фотоелектричними панелями для створення повністю автономних систем водопостачання в посушливих регіонах. Наукова новизна проведених експериментальних досліджень пов'язана з визначенням області оптимальних параметрів експлуатації термоелектричних модулів, у якій забезпечуються мінімальні енергетичні витрати при отриманні води з повітря. Практична цінність полягає у можливості створення компактних приладів для роботи як за умов стабільного електропостачання, так і від сонячних батарей.

Теплові режими високотемпературного окислення вольфрамових дротиків

С. Г. Орловська — 2026-05-28

Дослідження окислення вольфраму мають важливе значення для створення функціональних оксидних матеріалів, розробки фотокаталізаторів нового покоління та побудови сучасних моделей високотемпературного тепломасопереносу й фазоутворення. Процеси тепломасообміну при окисленні вольфраму дуже суттєво впливають на властивості оксидів вольфраму, причому фактично на всіх рівнях — від фазового складу до електрофізичних характеристик. Саме тепломасообмін визначає морфологію оксидів та самоорганізацію поверхні при нагріванні.

Дана робота присвячена детальному аналізу впливу різних механізмів переносу тепла і маси, фазових переходів на низько- та високотемпературні стаціонарні і критичні режими окислення вольфраму. Проводилось фізико-математичне моделювання процесів тепломасообміну та кінетики окислення вольфрамових дротиків, які нагрівались електричним струмом в повітрі.

Проведені дослідження показали, що в стаціонарних низькотемпературних режимах окислення, а також поблизу критичного значення сили струму, яке відповідає запаленню вольфрамового дротика, втрати теплоти на випаровування оксидного шару є незначними і можуть не враховуватись. Разом з тим при температурах дротика понад 1500 К процеси випаровування оксиду набувають визначального значення та суттєво впливають на формування дендритних розгалужених структур триоксиду вольфраму на поверхні провідника.

Досліджено роль радіаційних тепловтрат від поверхні нагрітого дротика до стінок реакційної камери в стаціонарних і критичних режимах, що відповідають запаленню та згасанню дротика. Встановлено, що для дротиків діаметром менше 100 мкм тепловим випромінюванням до стінок установки можна знехтувати. Для дротиків більшого діаметру врахування радіаційних тепловтрат у фізико-математичній моделі приводить до зростання критичного значення сили струму, за якого реалізуються високотемпературні режими окислення.

Показано, що природна конвекція істотно впливає на стійкі та критичні режими окислення вольфрамових дротиків. Встановлено, що інтенсифікація тепловіддачі внаслідок природної конвекції спричиняє збільшення критичного значення сили струму приблизно на 20%.

Візуалізація блискавки в запиленій атмосферній плазмі

Д. М. Дойков — 2026-05-28

У даній роботі розглянуто методи візуалізації процесів в атмосферній запиленій плазмі під час виникнення грозових розрядів. Проведено аналіз характерних часів релаксації основних кінетичних процесів, що визначають формування радіаційної та візуальної картини розвитку блискавки в неоднорідному середовищі. Запропоновано алгоритм реконструкції швидкоплинних спектральних зображень грозових розрядів, який базується на поєднанні часово-роздільної спектроскопії та методів обробки сигналів. Особливу увагу приділено задачам відновлення просторової структури плазмових каналів у запиленій атмосфері з урахуванням розсіяння, поглинання та спектральної селективності випромінювання. Здійснено спробу створення нових інструментальних методів аналізу та керування процесами реконструкції при розв’язанні обернених задач відновлення геометричних зображень досліджуваних фізичних об’єктів. Показано перспективність використання бінарних детекторів на основі напівпровідникових матеріалів типу CsPbBr₃ для реєстрації широкосмугового випромінювання блискавок, а також можливість їх застосування в умовах нерівноважної термодинамічної плазми з конденсованою дисперсною фазою. Представлені в таблицях результати тестування методів реконструкції швидкоплинних фізичних процесів уперше продемонстрували нові можливості для визначення часткової маси твердої фази аерозолів у грозових хмарах. Отримані дані свідчать про підвищення чутливості до локальних параметрів плазми, що формуються під час розвитку грозового розряду. Традиційні підходи, засновані на вимірюванні інтегральної енергії розряду за допомогою радіометрів, датчиків магнітного поля, а також оптичних та інфрачервоних спектрографів, протягом тривалого часу демонстрували обмежену здатність до відновлення локальних характеристик плазми. Зокрема, ці методи забезпечують переважно інтегральні або усереднені оцінки параметрів, що ускладнює визначення просторово-часової структури плазмових каналів і розподілу аерозольної компоненти. Запропоновані методи реконструкції дозволяють подолати зазначені обмеження шляхом використання спектрально-часової інформації та розв’язання обернених задач, що забезпечує відновлення локальних фізичних характеристик середовища з підвищеною просторовою та часовою роздільною здатністю.

Прискорення запуску твердопаливного ракетного двигуна за рахунок нітрозних газів

В. С. Козін — 2026-05-28

Роботу присвячено підвищенню швидкості горіння твердого ракетного палива (ТРП) в каналі заряду РДТП в початковий момент часу. Це обумовлено тим, що ракетні двигуни стартових прискорювачів повинні споряджатися швидкого горіння порохами. Обрано варіант дворежимного РДТП в якості стартового прискорювача, що не потребує зміни форми каналу паливного заряду. В якості базової оцінки приведено порівняння енергій нагрівання заряду твердого ракетного палива різними засобами: випромінюванням і заповненням каналу заряду окислювальними або горючими газами. Проведено аналіз випробувань з нагрівання зразків твердих ракетних палив СВЧ випромінюванням. По результатах енергетичного аналізу цих експериментів показана недостатність такого методу нагрівання для оперативного запуску ракет. Проводились також оцінки впливу на запуск ракетного двигуна попереднього заповнення камери згоряння нітрозними газами NOₓ. У початковий момент розкладання NOₓ відбуватиметься швидше, ніж нагрів і розкладання нітрогліцеріну, що знаходиться в ТРП. При запропонованій схемі суміш газів нагрівається запальним пристроєм ефективніше, ніж тверде ракетне паливо, що має низьку теплопровідність. Метою роботи є збільшення швидкості горіння в каналі заряду твердопаливного ракетного двигуна РДТП. Використані методи розрахунку внутрішньобалістичних параметрів в камері згоряння ракетного двигуна твердого палива. Розглянуто уявну ситуацію, коли в процесі запалення заряду відбувається одночасно абсорбція і розкладання нітрозних газів, що заповнюють канал заряду. Розраховано позитивний ефект зміни динаміки запуску від наповнення каналу заряду РДТП нітрозними газами на прикладі стартового прискорювача, що зараз використовується. В результаті виявлено збільшення швидкості виходу на режим сталої роботи стартового прискорювача на баліститному паливі. Наукова новизна полягає у одночасному використанні тиску абсорбції і температури розкладання нітрозних газів в розрахунку процесу запуску стартового прискорювача на баліститному ТРП, що є штучним моделюванням. Практичне значення роботи полягає у можливості більш швидкого запуску ракети за допомогою стартового прискорювача, що зараз використовується. Результати можуть бути використані для створення швидкого горіння ТРП реактивних двигунів протитанкових гранат і мінометних мін, що повинні покидати стволи озброєнь дуже швидко.

Експериментальне дослідження спалахування та горіння крапель суспензійних пальних

Б. В. Назарчук — 2026-05-28

В роботі експериментально досліджено процес спалахування та горіння крапель суспензій порошкоподібного бору різної дисперсності (аморфного та кристалічного) і гасу (марки ТС-1). Показано двохстадійний процес — вигоряння рідкої зв’язки і подальше спалахування і горіння твердого борного залишку. Виявлена аналогія процесів спалахування і горіння твердого залишку і штучних конгломератів бору. Запропонована методика розрахунку обох стадій горіння крапель суспензійного пального і показано, що повне перетворення за час менше 20 мс (що становить практичний інтерес), можливо для крапель діаметром не більше 50 мкм.