Исследование процессов высокоскоростного взаимодействия двухфазных газожидкостных сред с твердыми телами Попов, Дмитрий Николаевич

Введение к работе

з

Объектом исследования являются процессы в установках для неразрушающего торможения твердых тел с применением газожидкостных сред.

Предмет исследования -описываемые системами дифференциальных уравнений математические модели движения твердых тел в газожидкостных системах.

Актуальность темы. В последние годы на фоне общего обострения криминогенной обстановки в стране резко возросло количество преступлений с применением огнестрельного оружия. В связи с этим, правоохранительными органами совместно с предприятиями, выпускающими данный вид продукции, проводится ряд мероприятий, направленных на создание, своевременное пополнение и использование специальных банков данных, характеризующих необходітаьш образом индивидуальные особенности отдельно взятой единицы боевого, спортивного или охотничьего оружия. В частности, для расследования возможных хищений огнестрельного оружия или его основных элементов на этапах производства, хранения и использования применяется идентификация стволов по следам от нарезов на пулях, хранящихся в банках, данных соответствующих структур.

Как известно, при выстреле и прохождении пулей канала ствола в результате протекания тепломеханических процессов происходит ее деформация. Как следствие, уменьшается ее диаметр, а боковая поверхность приобретает своеобразные и неповторимые для другого оружия даже той же системы очертания в виде борозд, выпуклостей и вмятин. Именно эти характерные отпечатки и оттиски могут служить основанием для идентификации пули и ствола, га которого она была выпущена.

В настоящее время от предприятий-изготовителей требуется отстрел каждой единицы оружия на специальных стендах с целью получения пуль-образцов для соответствующих банков данных. Для этого после прохождения канала ствола должно проводится торможение пули в специально созданных средах, исключающее появление остаточных деформаций.

Цель работы: Разработка физико-математических моделей, необходимых при создании установок, использующих газожидкостные среды для неразрушающего торможения пуль.

Решались следующие задачи:

1. Выбор и обоснование структуры рассматриваемых областей и решаемых задач;

2. Разработка комплекса физико-математических моделей, адекватно описывающих процессы изменения параметров газожидкостных систем и динамику торможения в них твердых тел;

3. Выбор, обоснование и реализация численных методов решения систем дифференциальных уравнений разработанных физико-математических моделей;

4. Проверка адекватности разработанных физико-математических моделей по результатам численных исследований и экспериментов;

5. Компьютерное моделирование процессов высокоскоростного взаимодействия газожидкостных сред с твердыми телами;

6. Разработка теоретических рекомендащгіі для создания и совершенствования установок неразрушающего торможения;

7. Адаптация программ для использования в учебном процессе.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждена тестовыми расчетами и сравнением с экспериментальными данными.

На защиту выносятся:

метод комплексного решения сопряженных задач движения твердых тел в газожидкостных системах;

физико-математические постановки задач;

результаты численного моделирования процессов;

результаты экспериментального исследования;

технические решения установок для неразрушающего торможения пуль.

Научная новиэна;

1. Разработана физико-математическая модель дисперсных газожидкостных сред при комплексном учете всех основных факторов межфазного взаимодействия и любом соотношении составляюшда фаз;

2. Разработаны методики расчета прямой и обратной задач определения параметров газожидкостной смеси при одномерном установившемся движении фаз;

3. Разработан и обоснозан метод учета сопротивления движению твердых тел в газожидкостных средах в широком диапазоне изменения чисел М, Ren концентраций составляющих систему фаз;

4. Разработана методика расчета параметров торможения твердых тел в двухфазной газожидкостной среде при устойчивом и неустойчивом движении;

5. Предложены новые технические решения проведения неразрушающего пулеулавливания.

Практическая полезность:

1. Созданный комплекс физико-математических моделей является теоретической базой для создания и усовершенствования установок неразрушающего торможения высокоскоростных твердых тел в газожидкостных средах;

Физико-математические модели газожидкостных дисперсных сред

позволяют оптимизировать барбогажлые процессы и повысить

точность их расчета.

Работа выполнялась в соответствии с планом госбюджетных НИР ГР 01.9.70006123 "Разработка теории и методов расчета процессов тепломассообмена в многофазных газожидкостных системах", проводимых в ИжГТУ с 1996 по 1998 гг.

Основные результаты работы были внедрены в проектно-конструкторскую деятельность АО "Ижмаш ".

Апробация работы. Результаты работы обсуждались на:

XXX научно-технической конференции ИжГТУ (г. Ижевск), 1996 г.

региональной научно-технической конференции "Проблемы энергоресурсосбережения и охрана окружающей среды" (г. Ижевск), 1998 г.

Российской университетско-академической научно-практической конференции (г. Ижевск), 1999 г.

Международной конференции "Информационные технологии в инновационных проектах" (г. Ижевск), 1999 г.

Семинаре ИПМ УрО РАН.

Семинаре кафедры ПАМ ИжГТУ (Институт стрежового оружия им. М. Т. Калашникова)

Публикации. Результаты работы отражены в 10 научных публикациях: 6 статьях, 3 научно-технических отчетах по госбюджетным НИР, 1 тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, 5 глав и заключение, изложенные на 125 страницах машинописного текста. В работу включены 48 рис., 3 табл., список литературы из 96 наименований и приложение (акг о внедрении).