CC BY
71
Рисунок 2 - Магнитный рельеф поверхности одного образца диска с записанной информацией после воздействия периодическим магнитным полем значением 600 кА/м.
При воздействии импульсным магнитным полем для экстренного стирания информации можно рекомендовать устанавливать пиковое значение напряженности импульсного магнитного поля, воздействующего на НЖМД с учетом потерь за счет экранирования 1200 кА/м при длительности импульса не менее 2,5 мс, что позволит стирать информацию без возможности ее восстановления [6]. Экспериментальные исследования параметров определили необходимые условия устойчивости магнитных свойств материалов НЖМД при воздействии на них внешних магнитных полей с учетом экранирования металлическим корпусом.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 16-07-00642А)
Список использованной литературы:
1.Митягин А.Ю., Хлопов Б.В. Аппаратура для уничтожения информации с современных носителей. Palmarium Academic Publishing (LAP LAMBERT Academic Publishing CmbH Co. KG), 168 С.
2.Хлопов Б.В. // Труды X1 Международной научно-практической конференции «Современные информационные и электронные технологии». Одесса. 2010. Т.1. с. 99.
3.Хлопов Б.В., Соколовский А.А., Митягин Ал.Ю. // Патент на изобретение № 2217816 (приоритет от 12.02.2002 г). Опубликовано 27.11.2003. Бюл. № 33.
4.Гуляев Ю.В., Хлопов Б.В., Митягин Ал.Ю., Соколовский А.А. // Патент на изобретение № 2267170 (приоритет от 05.05.2003 г). Опубликовано 27.12.2005. Бюл. №36.
5.Хлопов Б.В., Фесенко М.В. // Патент на изобретение №2368020 от 20.09.2009г. (приоритет от 30.01.2008г). Бюл. № 26.
6. Гуляев Ю.В., Хлопов Б.В., Лобанов Б.С., Митягин Ал.Ю., Соколовский А.А., Тимирязева М.П., Фесенко М.В. Влияние внешних магнитных полей на информационную магнитную структуру современных жестких дисков // Нано - микросистемная техника. № 11. М. 2010. с. 10-14.
© Хлопов Б.В., Самойлович М.И., Митягина А.Б., 2016
УДК 621.18, 533.6.08
Е.Ю. Шадрин
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН Г. Новосибирск, Российская Федерация
PIV-ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ПОТОКА В МОДЕЛИ ВИХРЕВОЙ ТОПКИ
Аннотация
Проведено физическое моделирование внутренней аэродинамики изотермической модели вихревой топки, геометрически подобной одной из секций опытно-промышленного парогенератора ТПЕ-427 Новосибирской ТЭЦ-3. С использованием метода цифровой трассерной визуализации (particle image
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_
velocimetry, PIV) проведены измерения распределений мгновенной скорости в разных сечениях лабораторной модели при различных режимных параметрах. Для PIV-измерений скорости турбулентного течения в модели вихревой топки использовался измерительный комплекс «ПОЛИС»-2С-140-4М-Р^. Показано, что в исследуемом диапазоне режимных параметров обеспечивается автомодельность течения, что позволяет применять полученные результаты для анализа вихревой топки реального масштаба.
Ключевые слова
Вихревая топка, физическое моделирование, цифровая трассерная визуализация,
изотермическая модель.
Разработка перспективных топочных устройств для сжигания пылеугольного топлива является актуальной задачей, направленной на интенсификацию процессов смесеобразования и воспламенения, повышение полноты сгорания топлива при уменьшенных габаритах топочной камеры и снижении выбросов токсичных продуктов сгорания. Обеспечивается это, в частности, за счет использования факельных вихревых технологий. Они реализуются в различных типах топочных устройств, среди которых можно выделить: топку с пересекающимися струями (МЭИ), полуоткрытую топку с встречно-наклонным расположением горелок (ВТИ), вихревую топку с горизонтальной осью закрученного потока (ЦКТИ), низкотемпературную вихревую топку (ЛПИ) и др. Каждая из конструкций обладает своими преимуществами и недостатками [1], которые обычно выявляются только на стадии полномасштабных стендовых испытаний или опытно-промышленной эксплуатации. Современная измерительная техника позволяет детально исследовать характеристики топочных устройств на уровне лабораторного физического моделирования, что важно на стадии научного обоснования предлагаемых перспективных технических решений. Это относится, в том числе, к решению задач оптимизации конструктивных и режимных параметров топочных устройств, принципиальные схемы которых известны уже не одно десятилетие. В продолжение предыдущих работ авторов проведено исследование пространственной структуры потока в вихревой топке ЦКТИ. Перспективность этого типа вихревой топки подробно обоснована в работе [2]. Поскольку внутренняя аэродинамика определяет весь процесс сжигания в топочном устройстве, то ее детальное исследование необходимо при разработке научных основ путей повышения эффективности вихревых технологий сжигания топлив и контроля их экологических показателей. Выполнение исследований основывалось на использовании имеющегося научного задела [3-9] по визуализации пространственной структуры закрученных турбулентных потоков в моделях энергетического оборудования.
Исследования проводились на лабораторной воздушной изотермической модели вихревой топки (размеры 300^1300x330 мм3), выполненной в масштабе 1:15 к одной из секций опытно-промышленного котла ТПЕ-427 Новосибирской ТЭЦ-3 (рисунок 1-а). Измерения выполнены на автоматизированном экспериментальном стенде, схема которого представлена на рисунке 1-б. Измерения проводились в трех различных сечениях XOY: возле фронтальной стенки; по центру сопла; между соплами.
(а) (б)
Рисунок 1 - Схема лабораторной модели вихревой топки ЦКТИ (а): 1 - камера сгорания, 2 - диффузор, 3 - камера охлаждения, 4 - основные сопла. Схема экспериментального стенда для исследования внутренней аэродинамики вихревой топки (б): 1 - магистраль подачи сжатого воздуха, 2 - запорный кран, 3 -запорно-регулирующий клапан с электроприводом, 4 - преобразователь расхода, 5 - шкаф управления, 6 -манометры, 7 - дымогенератор, 8 - модель вихревой топки, 9 - вентиляция, 10 - Р1У система «Полис», 11 -
компьютер.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_
Диагностика потока в исследуемой конструкции вихревой топки осуществлялась методом цифровой трассерной визуализации (particle image velocimetry - PIV). Измерение мгновенного поля скорости потока в заданном сечении основано на измерении перемещения частиц примеси, находящихся в плоскости сечения, зафиксированный интервал времени. В поток жидкости или газа добавляются частицы малого размера (трассеры). Размер, плотность и объемная концентрация частиц подбираются таким образом, чтобы эффекты, связанные с двухфазностью потока и плавучестью частиц, были минимальны. Измерительной областью потока считается плоскость, «вырезаемая» световым ножом. Частицы в измерительной плоскости потока должны быть освещены минимум дважды. Образы частиц регистрируются на цифровую камеру, последующая обработка изображений позволяет рассчитать смещения частиц за время между вспышками источника света и построить двухкомпонентное поле скорости. Измеренные двухкомпонентные значения векторов являются проекциями реальных (трехмерных) векторов на плоскость, перпендикулярную оптической оси регистрирующей образы частиц аппаратуры.
Для PIV-измерения скорости турбулентного течения в исследуемой модели вихревой топки использовался измерительный комплекс «ПОЛИС»-2С-140-4М-РГУ (разработанный в ИТ СО РАН). Измерительный PIV-комплекс включает в себя: двойной импульсный Nd:YAG лазер QuantelEverGreen с энергией в импульсе 145 мДж (длина волны 532 нм, частота до 15 Гц, длительность импульса 10 нс); объектив для формирования лазерного ножа; цифровую кросс-корреляционную камеру Видеоскан 4021 с разрешением 2048^2048 пикселей (кадровая частота до 1,5 Гц, минимальная задержка между двумя кадрами 12 мкс, время экспозиции от 3,5 мкс до 296 с); широкоугольный объектив Nikkor 28mm F/2.8 D (диаметром 52 мм); синхронизирующий процессор; персональный компьютер с программным обеспечением ActualFlow. В данной работе в качестве трассеров были выбраны частицы глицерина (1 -5 мкм), создаваемые дымогенератором. Их использование позволило равномерно засеивать поток во всей измерительной области с требуемой концентрацией (5-10 штук для элементарной расчетной ячейки 32^32 пикселя) и успешно провести PIV-измерения с используемой измерительной системой.
Согласно используемому алгоритму, в программе ActualFlow задержка между кадрами выбирается из тех соображений, что за время между кадрами изображение частицы должно смещаться не более чем на четверть размера элементарной ячейки, т.е. не более 8 пикселей для ячейки 32x32. При этом необходимо учитывать трехмерные эффекты, из-за которых за время между парой кадров частица успеет уйти из лазерного ножа. В таком случае задержка подбирается под конкретные условия. В экспериментах задержка между парой кадров составляла 50 мкс (для расчетной ячейки 64x64 пикселя), между парами кадров - 800 мс (т.е. с частотой 1,25 Гц). Размер кадра составил ~320x320 мм (размер измерительной области 300x300 мм).
Для каждого сечения была проведена серия измерения по 500 реализаций. Сбор данных и их обработка выполнялись в программе ActualFlow. Для обработки данных использовался итерационный кросскорреляционный алгоритм расчёта полей скорости с разбиением расчётной области на ячейки размером 64x64 пикселей. Таким образом (при разрешении камеры 2048x2048 пикселей) получалось 64x64 вектора. Т.е. пространственный шаг сетки составил составил ~5 мм. Визуализация векторных полей выполнена в пакете Surfer. Для более наглядной демонстрации векторных полей часть векторов исключалась из построения (чтобы не загромождать рисунок). Ниже представлены результаты проведенных PIV-измерений.
На рисунке 2 приведены векторные поля скоростей, полученные для трех указанных сечений при средней скорости потока через сопла равной 15 м/с. Из полученных полей видно, что течение внутри камеры сгорания имеет существенно-трехмерный характер. Положение центра вихревой области зависит от поперечной координаты z. Течение имеет «перчаточную» структуру: поток воздуха попадает в камеру сгорания через сопла, а выходит из неё между соплами и возле стенок.
Были проведены измерения при различных значениях входной скорости ио. Для сравнения полученных результатов на рисунке 3 приведены распределения горизонтальной компоненты скорости U , отнесенной ио, вдоль горизонтальной (у=150 мм) и вертикальной (x=93,5) линий, которые проходят через условный центр вихревой камеры сгорания. Видно, что кривые практически повторяют друг друга, что свидетельствует об автомодельности течения в исследуемом диапазоне режимных параметров.
х. mm х, mm х, mm
а) б) в)
Рисунок 2 - Векторные поля скоростей (РГУ-измерения): а) у фронтальной стенки (г=25 мм); б) по центру
сопла (г=80 мм); в) между соплами (г=165 мм).
а) б)
Рисунок 3 - Распределение горизонтальной компоненты скорости U/щ (1 - uo=10 м/с, 2 - uo=15 м/с, 3- uo =20 м/с): а) вдоль горизонтальной линии j=150 мм; б) вдоль вертикальной линии x=93,5 мм.
Результаты PIV-измерений распределения скорости для различных расходов позволили визуализировать структуру потока в достаточно широком диапазоне изменения режимных параметров. Полученные данные востребованы для верификации разрабатываемых математических моделей [10, 11] и могут быть использованы при дальнейшем научном обосновании выбора конструктивных и режимных параметров для создания перспективного энергетического оборудования [11, 12].
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 14-29-00093). Список использованной литературы:
1. Котлер В.Р. Специальные топки энергетических котлов. М.: Энергоатомиздат, 1990. 140 с.
2. Саломатов В.В. Природоохранные технологии на тепловых и атомных электростанциях. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. 853 с.
3. Саломатов В.В., Шарыпов О.В., Ануфриев И.С., Аникин Ю.А., Энхжаргал Х. Физическое моделирование внутренней аэродинамики в вихревой топке энергетического парогенератора. // Вестник НГУ. Серия Физика. - 2011. - Т. 6, вып. 1. - С. 60-65.
4. Ануфриев И.С., Аникин Ю.А., Фильков А.И., Лобода Е.Л., Агафонцева М.В., Касымов Д.П., Тизилов А.С., Астанин А.В., Пестерев А.В., Евтюшкин Е.В. Исследование структуры закрученного потока в модели вихревой камеры сгорания методом лазерной доплеровской анемометрии // Письма в ЖТФ. - 2012. - Т.38, вып. 24. - С. 39-45.
5. Anufriev I.S., Salomatov V.V., Anikin Y.A., Krasinsky D.V., Sharypov O.V. Modeling of aerodynamics in vortex furnace // Seventh Mediterranean Combustion Symposium, Chia Laguna Sardinia, Italy, September 11-15, 2011. -12 p.
6. Anufriev I., Salomatov V., Anikin Y., Krasinsky D., Sharypov O., Enkhjargal Kh. Modeling of Aerodynamics in Vortex Furnace // Cleaner Combustion and Sustainable Word. - Proceedings of the 7th International Symposium on
Coal Combustion, Eds. Haiyng Qi, Bo Zhao, July 17-20, 2011, Harbin, P.R. China. - Tsinghua University Press, Beijing, 2011. - 910 p. - P. 687-693. (ISBN 10 3-642-30444-6)
7. Саломатов В.В., Шарыпов О.В., Красинский Д.В., Ануфриев И.С., Аникин Ю.А. Исследование особенностей закрученных потоков в модели вихревой топки // Теплофизические основы энергетических технологий: сборник научных трудов II Всероссийской научно-практической конференции / под ред. Г.В. Кузнецова, А.С. Заворина, К.В. Бувакова; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. - 358 с. - С. 199-202.
8. Ануфриев И.С. PIV исследование динамики турбулентных течений в моделях топочных устройств // Теплофизические основы энергетических технологий: сборник научных трудов IV Всероссийской научно-практической конференции / под ред. Г.В. Кузнецова, А.С. Заворина, К.В. Бувакова; Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 364 с. - С. 235-239.
9. Саломатов В.В., Красинский Д.В., Аникин Ю.А., Ануфриев И.С., Шарыпов О.В., Энхжаргал Х. Экспериментальное и численное исследование аэродинамических характеристик закрученных потоков в модели вихревой топки парогенератора // Инженерно-физический журнал. - 2012. - Т. 85, №. 2. - C. 266-276.
10.Krasinsky D.V. Numerical modelling of the flow and combustion processes in coal-fired vortex furnace // International Review of Mechanical Engineering. - 2015. - Vol. 9, No. 5. - P. 507-516. DOI: 10.15866/ireme.v9i5.7394
11.Красинский Д.В., Шарыпов О.В. Численное моделирование процессов факельного сжигания бурых углей КАБ в усовершенствованной вихревой топке с двойным верхнерасположенным дутьем // Горение топлива: теория, эксперимент, приложения: Материалы IX Всероссийской конференции с международным участием, Новосибирск, 16-18 ноября 2015 г. - Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2015. - D2_S1-7. - 8 c. ISBN 978-5-89017-043-9.
12.Krasinsky D.V., Sharypov O.V. Numerical modeling of pulverized coal combustion in the vortex furnace with dual upper-port loading // Journal of Engineering Thermophysics - 2015. - Vol. 24, No. 4. - P. 348-356. DOI: 10.1134/S1810232815040098
© Шадрин Е Ю., 2016
УДК 728.38:621.397
ХА.А. Сагымбаев, 2Т. С. Шамшиев, ХБ. Д. Минбаева
1-Институт физико-технических проблем и материаловедения им. акад. Ж. Жеенбаева НАН КР, г.
Бишкек, Кыргызстан, baarigul@mail.ru 2- Кыргызский государственный университет им. И. Арабаева shamshiev-68@mail.ru
ЗАПИСЬ ГОЛОГРАММ ПРИ НАГРЕВЕ СТОРОНЫ ПОДЛОЖКИ
Аннотация
В настоящей работе рассмотрено задача о нагреве движущего ленточного ФПН излучением лампой накаливания. Теоретически и экспериментально исследованы записи голограмм в ФП и ФТП - носителях на подложках при лазерном нагреве с учетом температурной зависимости термических коэффициентов.
Ключевые слова Голограмма, фотополимерные носители, температурапроводность, теплопроводность, поглощение, лапсановая пленка.
Для записи информации на фотополимеризующихся носителях (ФПН) при нагреве излучением лампой накаливания необходимо выбрать оптимальную плотность мощности нагрева лампы, длительность времени
