Данная модель может быть использована для детального моделирования взаимодействия газа с поверхностью космического аппарата, что крайне важно при проектировании его тепловой защиты.
В неравновесном течении газовой смеси микроскопические процессы, связанные с взаимодействиями молекул (перераспределение внутренней энергии, химические реакции, ионизация), происходят в том же масштабе времени, что и изменения гидродинамических параметров (скорости, давления, температуры). Это происходит при высоких скоростях и температурах газа. Ученые во всем мире изучают эти процессы.
Еще более интересные явления происходят при взаимодействии неравновесного разреженного газа с поверхностью твердого тела. Когда газ находится вблизи поверхности, скорость и температура могут сильно отличаться от значений в объеме газа из‑за низкой плотности. Это называется «эффектом скольжения» и отражает физическое взаимодействие газа с твердой поверхностью. Поверхность тела также может действовать как катализатор, влияя на энергетические состояния частиц и протекающие химические реакции. Эти воздействия существенно влияют на состав смеси и передачу тепла и массы.
В рамках нашего исследования была разработана математическая модель, учитывающая неравновесные процессы в газе и на поверхности: адсорбцию/десорбцию, возбуждение и дезактивацию колебательных степеней свободы, гетерогенные химические реакции.
«Это позволило детально описать динамику и кинетику разреженного неравновесного газа вблизи поверхности твердых тел. Главной особенностью полученных граничных условий является способность корректно интерпретировать эффекты физического взаимодействия газа с поверхностью тела и учитывать влияние межфазных гетерогенных химических реакций», — рассказала заведующая кафедрой гидроаэромеханики СПбГУ Елена Кустова.
Учет данных эффектов чрезвычайно важен в ряде практических задач. Например, связанных с входом спускаемых космических аппаратов в атмосферы планет, исследованием сверхзвуковых потоков в соплах наземных аэродинамических установок и ракетных двигателей, анализом газовых потоков в микроканалах, используемых в микроэлектронике и вакуумных установках. Модель может быть использована для проектирования тепловой защиты космических аппаратов. В частности, уменьшение слоя тепловой защиты спускаемого аппарата открывает перспективы для увеличения его полезной нагрузки.
Модель была протестирована на примере исследования течения газа вблизи спускаемого аппарата с поверхностью из диоксида кремния в атмосфере Земли. Результаты показали, что влияние разреженности является более важным для предсказания свойств течения по сравнению с влиянием химических реакций на низкоактивной поверхности. Тепловой поток у стенки аппарата, рассчитанный по новой модели, на высоте 85 км оказался примерно на 25 % ниже, чем при использовании стандартных граничных условий.
Работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда «Экспериментальное и теоретическое исследование сверхзвуковых течений газов с плазменными образованиями».
14:09, 16 Марта 26
 Предприятие «Росатома» освоило производство сплавов магния с редкоземельными металлами
дальше..
|
 |
14:05, 16 Марта 26
 Научный институт «Росатома» в Димитровграде празднует 70-летие
дальше..
|
|
13:39, 16 Марта 26
 На стройплощадке ТЭС «Туймаада» в Якутии установили турбогенератор
дальше..
|
|
13:36, 16 Марта 26
 На Саратовской ГЭС стартовала годовая ремонтная программа
дальше..
|
|
12:33, 16 Марта 26
 «Камский кабель» сертифицировал кабели для применения в составе огнестойких кабельных линий
дальше..
|
|
11:56, 16 Марта 26
 «Центр работ под напряжением» создал первые в России средства защиты из ЭВА-материалов для электромонтеров
дальше..
|
|
11:33, 16 Марта 26
 На Ростовской АЭС завершилась программа опытно-промышленной эксплуатации «толерантного» ядерного топлива
дальше..
|
|
11:30, 16 Марта 26
 На Калининской АЭС прошли масштабные учения по защите от паводков и природных пожаров
дальше..
|
|
11:28, 16 Марта 26
 Правительство утвердило «дорожную карту» по развитию высокопроизводительных вычислений и суперкомпьютерной инфраструктуры
дальше..
|
|
11:21, 16 Марта 26
 На Амурском ГХК испытали установку по производству сжатого воздуха и азота
дальше..
|
|
11:19, 16 Марта 26
 МЭС Северо-Запада укрепят конструкции трех магистральных ЛЭП на Крайнем Севере
дальше..
|
|
11:10, 16 Марта 26
 «Атомиада-2026» собрала на площадке Кольской АЭС более 240 спортсменов со всей страны
дальше..
|
|
11:05, 16 Марта 26
 Почти 400 выпускников российских вузов за последние 5 лет выбрали Калининскую АЭС первым местом работы
дальше..
|
|
11:02, 16 Марта 26
 Минэнерго Казахстана объединяет нефть и генерацию в единую цифровую сеть
дальше..
|
|
11:01, 16 Марта 26
 «Транснефть – Верхняя Волга» провела викторину для студентов Губкинского университета
дальше..
|
|
10:58, 16 Марта 26
 Балаковская АЭС вывела энергоблок №1 в плановый ремонт с модернизацией
дальше..
|
|
10:54, 16 Марта 26
 СИБУР показал промышленную униформу будущего на Московской неделе моды
дальше..
|
|
10:48, 16 Марта 26
 «Газпром добыча Ноябрьск» усовершенствовал технологию очистки воды в подразделении на Камчатке
дальше..
|
|
10:47, 16 Марта 26
 Первый энергоблок Курской АЭС-2 вышел на 100% мощности
дальше..
|
|
10:41, 16 Марта 26
 «Россети Новосибирск» отмечают рост энергоемкости подключаемых объектов
дальше..
|
|
10:30, 16 Марта 26
 Саяно-Шушенский гидроэнергокомплекс готовится к паводку и пожароопасному сезону
дальше..
|
|
10:26, 16 Марта 26
 «Пензаэнерго» установило на ЛЭП более 950 птицезащитных устройств
дальше..
|
|
10:23, 16 Марта 26
 «Северсталь» модернизировала оборудование для повышения энергоэффективности доменных печей
дальше..
|
|
10:12, 16 Марта 26
 «Россети Волга» отремонтируют более трех тысяч километров ЛЭП в Ульяновской области
дальше..
|
|
10:06, 16 Марта 26
 «Ленэнерго» протестировало систему автоматического восстановления электроснабжения в сети Песочинского РЭС
дальше..
|
|
10:04, 16 Марта 26
 В СевГУ запустили тренажёр реактора ВВЭР-1000 для подготовки специалистов Запорожской АЭС
дальше..
|
|
08:27, 16 Марта 26
 Доля внутристрановой ценности в закупках недропользователей Казахстана достигла 65%
дальше..
|
|
08:26, 16 Марта 26
 При поддержке «Самаранефтегаза» обновлен Дом культуры в селе Русская Селитьба
дальше..
|
|
08:21, 16 Марта 26
 «Мособлэнерго» реконструировало кабельную ЛЭП в Электростали
дальше..
|
|
05:59, 16 Марта 26
 «КазМунайГаз» меняет подходы к управлению рисками
дальше..
|
|
05:58, 16 Марта 26
 Комсомольская ТЭЦ-2 организует экскурсии для школьников и студентов
дальше..
|
|
05:50, 16 Марта 26
 Юные энергетики из семей сотрудников Сахалинской ГРЭС-2 стали одними из лучших на робототехническом конкурсе «ИКаР-Дебют»
дальше..
|
|
05:36, 16 Марта 26
 «Тенгизшевройл» в 2025 году добыл 39 млн тонн нефти
дальше..
|
|
05:30, 16 Марта 26
 АО «Теплосеть Санкт-Петербурга» заменит 5,45 км трубопроводов на магистрали «Пороховская»
дальше..
|
|
05:28, 16 Марта 26
 Правительство РФ одобрило проект соглашения с Вьетнамом о строительстве АЭС
дальше..
|
|
04:53, 16 Марта 26
 Годовая выработка электроэнергии в Казахстане превысила 123 млрд кВт/ч
дальше..
|
|
04:48, 16 Марта 26
 СКИФ создает станцию «Инженерное материаловедение»
дальше..
|
|
04:41, 16 Марта 26
 В ОЭЗ Москвы открыт сборочно-испытательный комплекс мощностью до 200 тысяч микросхем в месяц
дальше..
|
|
04:35, 16 Марта 26
 Мощность Рудненской ТЭЦ в Казахстане вырастет на 30 МВт
дальше..
|
|
04:32, 16 Марта 26
 НПЗ Петромидия в Румынии освоил производство нового вида полимера
дальше..
|
|
04:25, 16 Марта 26
 «Газпром газораспределение Махачкала» реконструировал газопровод в поселке Новые Тарки
дальше..
|
|
04:21, 16 Марта 26
 Российские ученые создали износостойкие покрытия для деталей горного оборудования
дальше..
|
|
04:02, 16 Марта 26
 В городском хозяйстве Москвы используют передовые технические решения
дальше..
|
|
03:43, 16 Марта 26
 Программа модернизации тепловых сетей Абакана обеспечит перспективу жилой застройки столицы Хакасии
дальше..
|
|
03:33, 16 Марта 26
 Более 200 домовладений в Шлиссельбурге получили доступ к природному газу
дальше..
|
|
03:30, 16 Марта 26
 «Ивэнерго» модернизировало 10 трансформаторных подстанций в селе Богородское
дальше..
|
|
03:28, 16 Марта 26
 Импортозамещенный «Суперджет» отправился на «ледяные» испытания
дальше..
|
|
03:27, 16 Марта 26
 В Адыгее газифицированы два населенных пункта Майкопского района
дальше..
|
|
03:24, 16 Марта 26
 «ОДК-Сервис» наращивает производственные мощности для освоения новых видов ремонта двигателей
дальше..
|
|
03:12, 16 Марта 26
 Кабельная промышленность Москвы утроила объем выпуска продукции
дальше..
|
|
03:03, 16 Марта 26
 Российские физики первыми в мире получили данные о поведении плазмы на периферии термоядерной установки
дальше..
|
|
02:57, 16 Марта 26
 В Новосибирске реконструирована газораспределительная станция
дальше..
|
|
|
|
Механики Санкт‑Петербургского университета разработали математическую модель, учитывающую неравновесные процессы, происходящие при высоких скоростях в потоке газа и на поверхности.