Использование синергетических моделей в теории фазовых переходов конденсированной среды Хоменко, Алексей Витальевич

Введение к работе

Актуальность работы. Благодаря фундамендальному фнзичепхому и прикладному значенню теория фазовых переходов привлекает постоянный интерес исследователей. Было установлено, что термодинамические и кинетические особенности фагового перехода имеют универсальный характер. Его выяснение достигается наиболее естественным и полным образом в рамках синергетической концепции, широко используемой при описании фазовых переходов. Однако при этом используются, как правило, простейшие аппроксимации типа адиабатического приближения, модели Гинзбург а-Ландау и т.д. Кроме того, обычно рассматриваются такие явления, когда параметр порядка сводится к термодинамическому определению, а не является его синергетическим обобщением. В этой связи представляется актуальным дальнейшее развитие синергетическоіі картины фазовых лереходов, которое позволяет продвинуться в понимании ее универсального характера.

Целью работы является исследование моделей самоорганизации конденсированной среды.

Научная новизна

В диссертационной работе впервые:

1. Построена еннергетичёская теорля, описывающая спонтанное изме
нение вязкости структурированной жидкости.

2. Исследованы различные кинетические режимы синергетического
фазового перехода.

1. Численно исследованы фазовые портреты при фазовых превращениях системы с конкурирующим взаимодействием и самоорганизующихся систем, реализуемых в процессе пластической деформации.

2. Дано обоснование наблюдаемых в эксперименте особенностей поведения средней скорости доменной Гранины во внешних магнитных полях, близ- лх к ее коэрцитивному тюлю.

л *

Научные положення, выносимые па зашиту

1. Установлена возможность реализации н построена .теория кинетической самоорганизации структурированной жидкости, прквогшшей е спонтанному уменьшению вязкости.

2. Проведано аналитическое и численное исследование фазовых портретов в различных кинетических режимах фазового перехода, отвечающих возможным предельным соотношениям между временами релаксации параметра порядка, сопряженного поля и управляющего параметра.

3. Для т;^в - модели полевой теории фазовых переходов, учитывающей градиенты высшего порядка, численно определены возможные виды зависимости градиента параметра порядка от его величины, а также характер пх перестройки при фазовом превращений. Обнаружены три типа модулированных структур.

4. Аналитически и численно исследованыфазовые портреты самоорганизующихся систем, реализуемых в процессе пластической дефорыащш. Найдены характерные параметры, отвечающие различным регзшаи ш-

ЕЄДЄНЕ.

5. Для двух моделей флуктунругэщен магнитной среды вычислена
средняя скорость доменной границы как функция внешнего ыагнитно-
го полк. Объяснены наблюдаемые в эксперименте особенности поведения
средней скорости доиегаюй границы в слабых иагнитвых полях.

Практическая ценность

Построенная в диссертационной работе синергетическая теория спонтанного В314ЄИЄНИЯ вязкости структурированной жидкости прогнозирует увеличение КПД различных гидравлических машин и уменьшение затрат энергии на перекачку жидкости. Для систем, -исдытыватщнх фазовый переход, определены соотношения между временами релаксациЕ параметра порядка, сопряженного поля и управляющего параметра, отвеча-ющие днссЕпатиЕНому е реактивному режиыаы поведения. Это позволяет

прогнозировать целенаправленный поисх систем, в которых реализуется колебательное поведение. Полученный в настсягаей работе точный зад фазовых портретов самоорганязухзшихся систем, реализуемых з лзоцес-се пластической деформации, позволяет интеонретярсвать экспериментальные данные, используемые при создании новых хонстружпяонных материалов.

Апробация работы, публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в семи научных ра
ботах, докладывалась н обсуждались на следующих конференциях и се
минарах: ^г
10 Зимняя школа по механике сплошных сред (Пермь, февраль 1995
г.); Ьаучно-техннческая конференция "Техннха и физика электронных
систем я устройств" (Сумы, мая 1995 г.); XIV Международная конфе
ренция ло физика прочности я пластичности материалов (Самара, нюнь
1995 г.); 3 Международный симпозиум по физике магнитных материалов
(Корея, Сеул, август 1995 г.); Международная научно-техлнчвсхая конфе
ренция " Аэрокосынчесхий комплекс: конверсия и технологии" (Житомнр,
сентябрь 1995 г.); семинар но синергетике при Институте физики Я АН
Украины (Киев, февраль 1996 г.); научные семинары СумГУ (г. Сумы)
и Института ядерных исследования НАН Украины (г. Киев).

Личный вклад автора

В оригинальных статьях 1, 4, 5 участие автора оценивается 30%, в статье 2 - 20% и в работах 3, б, 7 - 50%. Во всех работах участие автора диссертации заключалось в аналитическом и численном решении задач, поставленных научными руководителями.

Структура в объем работы

Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключения и Приложения. Полный объем диссертационной работы составляет 161 страницу, в том числе 35 рисунков и списах цитируемой литературы из 81 наименования. Приложение занимает 20 страниц, включая 4 рисунка.