Введение к работе
Актуальность работы. Неоднородные материалы сложной структури находя г применение практически по всех областях новой техники. Сроки на изучение и создание материала обычно жестко ограничены, а стоимость компонентов м технологические затраты высоки. Поэтому теплофнзическис и другие свойства создаваемых материалов в зависимости in температуры, давления, концентрации компонентов, фракционного состава перспективно ироїпозировать еще на этапе разработки материала, до создания экспериментальных образцов. Несмотря на значительное число уже изученных структур, по требованиям конструкторов и разработчиков постоянно создаются новые материалы, свойства которых нельзя рассчитать с приемлемой Погрешностью, применяя существующие методики.
Знание теплофизических свойств, при всей их самостоятельной ценности, может составлять лишь часть общей задачи - математического моделирования того или иного теплофнзнческого процесса. Необходимость расчета особенно высока; если Ьтсутствует возможность непосредственного наблюдения. за ходок» процесса. В этом случае только адекватная математическая іІЬделі мозісет гідзйолЙть установить перечень, Масиїтаб и характер влйяІШ определяющих па-раметроіі На ход процесса и способы достижения т^ебуеййго kd-нёчНого' результата.
Цель работы Заключается:
в разработке моделей структур и методик расчёта тёплбфйзйческйх
свойств некоторых, райее Не Изученных; Неоднородных сйстёЦ й
компбзНцНоннЫх материалов; .,,...,.
в математическом моделировании процессов плавления неоднород-
'j,' ного материала с селективными,, оптическими свойствами И после
дующего,- переформования,, полученного при, плавлении:'..особо
чип 01 о і j скла в загої овкіг для вытяжки оптического волокна.
Научная повита работы. В работе «первые:
-
Разработана модель структуры и методика рагчеы эффективной проводимости связанных пилидисперсных порошковых материалов с резкий различием соотношения размеров частиц проводника и июли юра.
-
Разработана модель структуры и методика расчета ирфек-тішііоіі теплопроводности ворсовых композиционных материалов тепловой зашиты со сложной анизотропной структурой.
-
Проведено математическое моделирование процесса плавления под действием радиационного нагрева порошкового материала с селективными оптическими свойствами частиц.
-
Проведен численный анализ тенденции а поведении дефекта тина пузыря на границе поршень - блок при зкчтрузпонном переформовании полученного при илаидешш стекла.
Основные положения, выносимые на зашиту.
I. Концентрационная зависимость эффективной проводимости связанных полнднеиерсных порошковых материалов с резким различием соотношенийразмеров частиц проводника и изолятора аналитически представляется в виде произведения двух функций, первая из которых описывает проводимость неоднородной системы с одинаковыми размерами частиц,"в вторая учитывает их полндиеперсность.
2.'Расчет эффективной теплопроводности композиционных мате
риалов сложной анизотропной структуры с наклонными петлями вор
са осног.ал не геометрическом моделировании ворсового слоя, опреде
ление его теплопроводности для характерных направлений и после
дующем учете наклона петель. -
3. Моделирование процесса плавления порошкового материала с се.ькшвньши оптическими свойствами частин основано на расчете доли имлошенного расплавом -и''доли прошедшего сквозь него из-л\ viiiUii эффективных1 тешопровидаостей -слоев засыпки и расплава, еліпс, сплыви іменяк»щцХегіь.,ч<хде.рассмаірнваемхігго процесса, .
4. ()11110,10.1011110 тенденций н поведении дефекта тина пу-шря на границе иорпісмг, - материал при зкетрузнонном переформовании последнего производится на основании расчета поля скоростей и анализа баланса потоков массы п жструдируемом блоке вблизи поверхности дефекта.
Практическое значение работы.
Предложенные в работе и реализованные в виде пакета прикладных проірамм модели и методики расчета эффективных свойств материалов используются в ЦНИИ Материалов п Технологическом Уіпіт перси гот с С.-Петербурга при создании материалов с заранее заданными своіїстпами, что сокращает трудоемкость разработки и длительности чкеиеримеи тальной проверки.
Математическое моделирование процессов плавления неоднородного материала и экструзнонной обработки полученного при плавлении стекла, прицеленное для НХС РАН, позволило на 20-30% (~30$/кг) повысить выход годного продукта - стержней из особо чистого кварцевого стекла, экспортируемого ИХС РАН в США и Германию для изготовления оптических волокон.
Апробация работы и публикации.
Основные результаты, представленные в диссертационное ;або-те, докладывались и обсуждались на V Всесоюзном семинаре "Методы получения, свойства и области применения нитридов" (Рига, 1984 г.); IV Всесоюзной конференции "Физико-химические аспекты прочности жаростойких материалов" (Запорожье, 1986 г.); проблемном семинаре ИХС РАН по стеклу и епталлам (С.-Петербург, 1996).
По теме диссертации опубликовано четьгре статьи и пятая при
нята к печати. .-J..'.--
Структура и объем работы. . -..^> к .