CC BY
9ликвидации последствий при чрезвычайных ситуациях (пожар, возгорание и т.д.), защитные средства для формирований пожарных подразделений и др.
Результаты комплексных исследований подтвердили высокую эффективность технических параметров вновь разработанного материала, относящегося к классу негорючих огнестойких покрытий, не выделяющих в условиях открытого пламени газообразных токсичных продуктов. Материал обладает высокой прочностью при сжатии и изгибе, низким влагопоглащением и высокой эррозионностойкостью в процессе деструкции имеет низкую плотность, высокую пористость, обладает низкой теплопроводностью, достаточно высокими механическими
характеристиками
Высококремнезёмистый композит
позволяет обеспечить технологическую независимость российских производителей от зарубежных поставщиков такого класса материалов и комплектующих.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Аскадский А.А., Попов М.Н., Кондращенко В.И. //Физико-химия полимерных материалов и методы их исследования. М .: Издательский дом АСВ 2015. С. 105-120.
Иванов В.В., Алещенко В.И. // Перспективные материалы. 2000. №° 2. С. 49-56.
Клименко Н. Н., Михайленко Н. Ю. Строительный материал на основе жидкого стекла и процессы его упрочнения // Мир технологий и технологий. 2012. № 7. С. 60-63.
УДК 532.5
Клименко Н. Н., Михайленко Н. Ю. Высококремнеземистый композиционный
материал строительного назначения на жидкостекольном связующем // Композиционные материалы в промышленности. Сборник докладов 2014. С. 250-252.
Михайленко Н. Ю., Клименко Н. Н. Оптимизация технологических параметров синтеза высоко кремнеземистых жидкостекольных композитов строительного назначения // Стекло и керамика. 2013.№5.С. 11-17.
Патент RU 2245861 РФ, МПК С04В28/26. Жидкостекольная композиция/ Ю.Г. Иващенко, Р.В. Фомин №2002130689/03; заявл. 15.11.2002; опубл. 10.02.2005// Бюл.2005. №4.
Рябинина Н. В., Шайдурова Г. И., Шевяков Я.С. Высококремнеземистые композиционные материалы и покрытия широкого спектра назначения // Приоритетные направления развития науки и технологий доклады XXVI международной научно-практической конференции под общей редакцией В.М. Панарина. Сборник докладов. 2019. С. 3-6.
Соколов И. И. Сферопластики на основе термореактивных связующих для изделий авиационной техники //М.: Автореферат. 2013.
Филимонов А.С., Тарасов В.А., Комков М.А., Моисеев В.А., Тимофеев М.П., Герасимов Н. В. Влияние связующих на свойства новых теплоизоляционных покрытий с использованием стеклянных микросфер // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2012. Сер. «Машиностроение» С. 185-192.
Справочник по композиционным материалам: в 2-х кн. Кн. 1 /Под ред. Дж. Любина; пер. с англ. А.Б. Геллера. - М.: Машиностроение, 1988. С. 448.
УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ БРЫЗГ ПРИ УДАРЕ КАПЛИ О ЖИДКОСТЬ С
ЖИДКОЙ ПЛЕНКОЙ
Саушин И.И.
Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук», Россия, 420111, г. Казань, ул. Лобачевского, 2/31
CONDITIONS FOR THE FORMATION OF SECONDARY SPATTERS WHEN IMPACT OF A DROP
ON A LIQUID WITH A LIQUID FILM
1.1. Saushin
Federal Research Center "Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences", Russia, 420111, Kazan, st. Lobachevsky, 2/31 DOI: 10.31618/nas.2413-5291.2023.1.88.727
АННОТАЦИЯ
В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований процесса удара капли о поверхность жидкости с жидкой пленки, а именно результирующее влияние наличия пленки жидкости на выброс вторичной капли после удара. По результатам исследования показано, что наличие жидкой пленки может существенно повысить величины критических безразмерных чисел подобия задачи, при которых происходит образование брызг. Данные результаты можно использовать для реализации метода активного подавления вторичных брызг от удара капли о поверхность жидкости.
ABSTRACT
This paper presents the results of experimental studies of the impact of a drop on a liquid surface from a liquid film, namely the resulting effect of the presence of a liquid film on the ejection of a secondary drop after impact. According to the results of the study, it is shown that the presence of a liquid film can significantly increase the values of the critical dimensionless similarity numbers of the problem, at which splashing occurs. These results can be used to implement the method of active suppression of secondary splashes from the impact of a drop on a liquid surface.
Ключевые слова: удар одиночной капли о поверхность жидкости, устойчивость струи Релея, взаимодействие капли с жидкой пленкой, число Вебера.
Keywords: impact of a single drop on a liquid surface, Rayleigh jet stability, interaction of a drop with a liquid film, Weber number.
Введение
Несмотря на свои малые масштабы, задача об ударе капли об поверхность жидкости или твердой поверхности имеет важное значение во многих научных и технических приложениях: аэрозольное охлаждение или покраска, термическое напыление
[1], сепарация жидкости из газа, струйная печать
[2], судебно-медицинская практика. При определенных условиях в результате удара капли о поверхность во внешнюю газовую среду выбрасываются единичные или множественные вторичные капли меньшего диаметра, которые могут вызывать существенные проблемы. Например, в газо-жидкостных сепараторах эти вторичные капли с меньшим числом Фруда (Бг) могут быть унесены динамическим напором очищенного газа, снижая эффективность сепарации. В задачах струйной печати это снижает точность нанесения краски. Механические свойства термически напыленного покрытия также сильно зависят от кинематики удара капли [3]. По этой причине основной упор в подобных задачах сделан на определения критерий выброса вторичных капель в газовую среду, образования кратеров или так называемых корон.
К настоящему моменту времени для каждого класса на основе экспериментальных и численных исследований получены достаточно подробные карты режимов удара в координатах безразмерных числовых комплексов подобия. Эти результаты легли в основу инженерных нормативных рекомендаций при проектировании технических изделий, следуя которым для предотвращения образования брызг иногда приходится вынужденно снижать диаметр или скорость падающей капли, что искусственно занижает потенциальные характеристики оборудования. Для повышения или понижения порогового уровня критерия разбрызгивания может использоваться метод изменения давления газовой среды [4]. Очевидно, что это возможно лишь для герметичных систем, например, камеры сепаратора.
Последствия удара, а соответственно и условия появления брызг, существенно меняются, если рассматривать несмешивающиеся капельную и целевую жидкости, например, нефть и воду. Однако в литературе представлено крайне мало
подобных исследований. Более того, в этих исследованиях внимание уделено больше межфазной динамике несмешивающихся жидкостей [5-7], чем вопросу разбрызгивания вторичных капель в газовую среду.
Цель исследования
Целью исследования является рассмотрение постановке задачи, описывающее падение капельной жидкости (дистиллированная вода) на пленку конечной толщины несмешивающейся целевой жидкости с меньшей плотностью (силиконовое масло), которая находится на поверхности резервуара с целевой жидкостью (дистиллированная вода). Данная постановка может быть использована как активная мера по борьбе с образованием вторичных капель, повышающей величины пороговых критериальных чисел подобия.
Материал и методы исследования
Результаты исследования получены на экспериментальном стенде, схема которого представлена на рисунке 1. Межфазная граница между жидкостью 1 (дистиллированная вода, Таблица 1) и газом (атмосферный воздух, Таблица 1) реализована в круглой чашке Петри 3 диаметром 100 мм и толщиной 50 мм. Согласно [8] размеры такого резервуара более чем достаточны для нивелирования эффектов взаимодействия жидкости и стенок резервуара. В экспериментах при наличии жидкой пленки 2 в чашку Петри добавлялась вторая жидкость (силиконовое масло, Таблица 1), толщина пленки оценивалась по известной площади межфазной поверхности и измеренной массе добавленного масла. Генерация капель выполнялась с помощью шприцевого насоса 4 со сменяемыми иглами различного диаметра проходного сечения. Съемка процесса удара капли выполнялась высокоскоростной монохромной видеокамерой Fastec HiSpec 5 с разрешением каждого кадра 300*300 пикселей, при частоте съемки f=5000 1/с. Камера была оснащена светосильным объективом Navitar 1'Т/0,95 с фокусным расстоянием 25 мм. Серии экспериментов выполнялись при комнатной температуре окружающего воздуха и используемых жидкостей.
Рис. 1. Схема экспериментальной установки. 1 - основная жидкость; 2 - пленка вторичной жидкости; 3 - чашка Петри; 4 - шприцевой насос со сменными иглами; 5 - высокоскоростная цифровая
видеокамера
Таблица 1
Параметры экспериментальных исследований_
в Силиконовое масло (жидкая пленка) Вода
Vo, сСт Ро, кг/м3 Со, Н/м Рг Яе We ОИ Vw, сСт кг/м3 Сw, Н/м
0.1 100 965 0.021 10.26 24 186 0.573 1 1000 0.072
0.2 100 965 0.021 10.26 24 186 0.573 1 1000 0.072
0.2 10 910 0.0197 10.26 238 187 0.057 1 1000 0.072
0.5 10 910 0.0197 10.26 238 187 0.057 1 1000 0.072
3.0 10 910 0.0197 10.26 238 187 0.057 1 1000 0.072
3.0 50 960 0.02 10.26 48 194 0.293 1 1000 0.072
0.2 50 960 0.02 10.26 48 194 0.293 1 1000 0.072
1.1 50 960 0.02 10.26 48 194 0.293 1 1000 0.072
0.5 50 960 0.02 10.26 48 194 0.293 1 1000 0.072
0.8 50 960 0.02 10.26 48 194 0.293 1 1000 0.072
1.2 35 963 0.021 10.26 68 186 0.200 1 1000 0.072
1.0 35 963 0.021 10.26 68 186 0.200 1 1000 0.072
0.8 35 963 0.021 10.26 68 186 0.200 1 1000 0.072
0.5 35 963 0.021 10.26 68 186 0.200 1 1000 0.072
0.7 35 963 0.021 10.26 68 186 0.200 1 1000 0.072
0.5 75 963 0.021 10.26 32 186 0.429 1 1000 0.072
0.4 75 963 0.021 10.26 32 186 0.429 1 1000 0.072
1.6 20 950 0.021 10.26 119 183 0.114 1 1000 0.072
1.2 20 950 0.021 10.26 119 183 0.114 1 1000 0.072
1.4 20 950 0.021 10.26 119 183 0.114 1 1000 0.072
Результаты исследования и их обсуждение
В ходе выполнения экспериментального исследования было проведено 20 экспериментов в широком диапазоне безразмерной толщины
Рг =
" ,Яе=£оН1,Ше
Мо
жидкой пленки и чисел подобия задачи (Фруда (Рг), Рейнольдса (Яе), Вебера ^е) и Онезорге (ОК)), Таблица 1, соотношения (1).
где: Я - радиус капли, и - скорость капли в момент удара, р - плотность сплошной среды, с -коэффициент поверхностного натяжения между сплошными средами, д - коэффициент динамической вязкости сплошной среды, И -толщина жидкой пленки, V - кинематическая вязкость сплошной среды, нижний индекс: «о» -
силиконовое масло, <ш» - вода.
По результатам обработки высокоскоростной цифровой видеосъемки анализировался факт выброса вторичной капли в газовую среду, который происходил в результате известной потери устойчивости струи Релея, Рисунок 2.
о
Газ
а)
Рис. 2. Визуализация раскадровки цифровой скоростной видеосъемки динамики удара капли о поверхность жидкости; а) отсутствие выброса вторичной капли, б) образование струи Релея с последующим распадом и отделением вторичной капли в газовую среду.
Результаты экспериментов были нанесены на Яе с жидкостей с безразмерной толщиной пленки
карту режимов в координатах отношения жидкости с указанием факта выброса вторичной
кинематических вязкостей жидкостей с капли в газовую среду, Рисунок 3. безразмерной толщиной пленки жидкости и числа
Р Р
Рис. 3. Карта режимов удара капли о поверхность жидкости с жидкой пленкой.
Заключение
По результатам исследования показано, что в качестве одной из возможных мер по борьбе с образованием выброса в газовую среду вторичных капель при падении капли жидкости на поверхность жидкости может быть использован метод искусственного формирования пленки из жидкости более малой плотности с большим коэффициентом кинематической вязкости. Предельной безразмерной толщиной в жидкой пленки является значение Р~3, выше которого пленка жидкости начинает вести себя как целевая жидкость. Наличие жидкой пленки позволяет почти на порядок увеличить критическое число Яе капли при котором происходит выброс вторичной капли, Рисунок 3, и, соответственно, величину произведения скорости капли на её диаметр.
Благодарности
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского Научного Фонда (проект РНФ 21-79-00291).
Список литературы
1. Aziz S. D., Chandra S. Impact, recoil and splashing of molten metal droplets //International journal of heat and mass transfer. 2000. Т. 43. №. 16. С. 2841-2857.
2. Lohse D. Fundamental fluid dynamics challenges in inkjet printing //Annual review of fluid mechanics. 2022. Т. 54. С. 349-382.
3. Vardelle M. et al. Influence of particle parameters at impact on splat formation and solidification in plasma spraying processes //Journal of Thermal Spray Technology. 1995. Т. 4. С. 50-58.
4. Engel O. G. Crater depth in fluid impacts //Journal of Applied Physics. - 1966. Т. 37. №. 4. С. 1798-1808.
5. Fujimatsu, T., Fujita, H., Hirota, M., & Okada, O. (2003). Interfacial deformation between an impacting water drop and a silicone-oil surface. Journal of colloid and interface science, 264(1), 212-220.
6. Shaikh S. et al. Immiscible impact dynamics of droplets onto millimetric films //Experiments in Fluids. 2018. Т. 59. С. 1-12.
7. Mohasan M. et al. Cavity dynamics of water drop impact onto immiscible oil pool with different
viscosity //Acta Mechanica Sinica. 2021. Т. 37. С. 447455.
8. Castillo-Orozco E. et al. Droplet impact on deep УДК 004.9
liquid pools: Rayleigh jet to formation of secondary droplets //Physical Review E. 2015. T. 92. №. 5. C. 053022.
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМЫ
ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Суздальский Дмитрий Андреевич,
аспирант (РЭУ им. Г.В. Плеханова) Научный руководитель Микрюков Андрей Александрович,
доцент кафедры ПИИБ, к.т.н., доцент (РЭУ им. Г.В. Плеханова)
CURRENT ISSUES OF INFORMATION SECURITY PROBLEMS MODELING
DOI: 10.31618/nas.2413-5291.2023.1.88.728
АННОТАЦИЯ
В данной работе рассматриваются подходы к решению задачи построения модели системы информационной безопасности (ИБ), которая относится к классу слабо структурированных и плохо формализуемых систем. Исследуются такие аспекты оценки параметров систем ИБ, как комплексность и неоднозначность оценки рисков систем ИБ, неоднозначность описания угроз активам субъектов экономической деятельности (СЭД) и их параметров. Вышеуказанные аспекты связаны с применением экспертных методов для анализа систем ИБ и оценки их рисков, а также, многообразием видов угроз ИБ информационным активам СЭД, что затрудняет исследование систем ИБ с использованием традиционных подходов.
В работе показано, что для решения задач анализа систем ИБ предпочтительно использовать когнитивные модели, так как они позволяют более полно учесть всё многообразие факторов, влияющих на степень эффективности применяемых систем ИБ.
В статье предложен гибридный метод когнитивного моделирования систем ИБ на основе когнитивных карт в комбинации с моделями нечёткого логического вывода, позволяющий оценить параметры угроз активам СЭД и систем ИБ в условиях большого количества неопределенностей.
В результате исследования обосновывается целесообразность построения комплексной модели системы поддержки принятия решений по управлению информационной безопасностью, обеспечивающей повышение эффективности на основе применения гибридных интеллектуальных технологий (нечеткой логики и когнитивных карт), а также методик реализации разработанной модели.
Новизна результатов определяется возможностью учета множества неопределённостей возникающих при описании угроз информационным активам СЭД и систем ИБ, характерными особенностями которой являются: сложность формального описания и сложность и даже невозможность структуризации объекта исследования
Практическая значимость предлагаемых решений заключается в возможности применения разработанного подхода при оценке рисков ИБ.
ABSTRACT
This paper discusses approaches to solving the problem of building an information security system (IS) model, which belongs to the class of weakly structured and poorly formalized systems. Such aspects of assessing the parameters of IS systems as the complexity and ambiguity of assessing the risks of IS systems, ambiguity in the description of threats to the assets of economic entities (EDS) and their parameters. The above aspects are related to the use of expert methods for analyzing IS systems and assessing their risks, as well as the variety of types of IS threats to EDMS information assets, which makes it difficult to study IS systems using traditional approaches.
The paper shows that it is preferable to use cognitive models to solve the problems of analyzing information security systems, since they allow to take into account more fully the whole variety of factors that affect the degree of efficiency of the applied information security systems.
The article proposes a hybrid method for cognitive modeling of information security systems based on cognitive maps in combination with fuzzy inference models, which makes it possible to assess the parameters of threats to EDMS assets and information security systems under conditions of a large number of uncertainties.
As a result of the study, the expediency of building an integrated model of a decision support system for information security management is substantiated, which provides an increase in efficiency based on the use of hybrid intelligent technologies (fuzzy logic and cognitive maps), as well as methods for implementing the developed model.
