Вивчення внеску взаємодії молекул розрідженого газу з поверхнею твердого тіла в макроскопічні характеристики плину речовини. Взаємозв"язок між фізичними властивостями міжфазної границі. Аналіз переносу газових молекул з урахуванням теплової проникності.
Аннотация к работе
Експериментальні дослідження у проблемах динаміки розрідженого газу, як при зовнішньому, так і при внутрішньому обтіканні твердого тіла, свідчать, що структура і стан поверхні істотно впливають на динамічні характеристики потоку розрідженого газу. При великих розрідженнях, коли частота зіткнень молекул газу з поверхнею набагато більша, ніж міжмолекулярні взаємодії в газі, поверхневі процеси повністю визначають величину макроскопічного потоку тепла у нерівноважній системі газ-тверде тіло і газодинамічні характеристики цієї системи (газодинамічну провідність каналів, силу опору при обтіканні газовими потоками тощо). Серед експериментально виміряних характеристик взаємодії газу з поверхнею важливе місце займають коефіцієнти акомодації або коефіцієнти обміну (Коган, Кущер, Мак-Каррол, Гудман, Пярнпуу). У цьому звязку актуальними видаються дослідження внеску взаємодії молекул газу з поверхнею у макроскопічні характеристики плину розріджених газів, встановлення взаємозвязку між фізико-хімічними властивостями міжфазної границі та характером явищ переносу в рівноважній системі газ-тверде тіло, вплив макроскопічної картини процесів обміну енергією та імпульсом. Дисертаційна робота виконувалася у межах планових НДР, затверджених Постановою ДКНТ РМ СРСР від 19.12.1978 р., Постановою РМ РРФСР від 24.10.1980 р., наказом Мінвузу РРФСР № 77 від 07.01.1979 р., а також згідно із проведеними господарськими договірними роботами: з фірмою “Кріогенмаш” (Балашиха), 1982 - 1987 рр., Обєднаним інститутом ядерних досліджень (Дубна), 1983 - 1988 рр., Інститутом фізики низьких температур (Харків), 1983 - 1988 рр., тематичними планами Міносвіти України, які містили теми Черкаського інженерно-технологічного інституту та Херсонського державного технічного університету: № 150-92 “Математический мониторинг радиационной обстановки окружающей среды” (№ держ. реєстрації UA01007494Р (1992 - 1994 рр.)), № 157-92 “Тепломассоперенос в газах и газовых смесях” (№ держ. реєстрації UA01007487 (1992 - 1995 рр.)), № 141-94 “Дослідження структури та фізичних властивостей тонких аморфних і полікристалічних шарів в залежності від технологічних умов їх отримання” (№ держ. реєстрації 0194U023412 (1994 - 1996 рр.)), № 121-97 “Дослідження дифузійних змін структури та фізичних властивостей аморфних та полікристалічних твердих тіл в залежності від технологічних умов їх отримання” (№ держ. реєстрації 0197U0015159 (1997 - 1999 рр.)) № БД - 2/98 “Дослідження індивідуального часу запізнення та переносу радіоактивних речовин в гетерогенних середовищах” (№ держ. реєстрації 0198U005493 (1998 - 1999 рр.)).Зокрема, розглянуто фізичні моделі взаємодії газу з поверхнею, які передбачають взаємодію між молекулою газу і поверхневим атомом твердого тіла. Узагальнюючи сказане вище, можна зробити висновок, що досить актуальним і доцільним є дослідження внеску взаємодії молекул з поверхнею в переносі енергії та імпульсу в системі газ-тверде тіло при довільному розрідженні газу і встановленні фізико-хімічних властивостей міжфазної границі з макроскопічними ізодинамічними параметрами. Було проведено дослідження газодинамічної провідності короткого каналу (отвору) з великим відношенням діаметра каналу до довжини, в основному, для виключення прояву індивідуальних властивостей молекул різних газів, повязаних із їхньою взаємодією з поверхнею. Аналіз експериментальних даних показує, що у всьому дослідженому діапазоні чисел Кнудсена, як при високих, так і при низьких температурах, значення провідності короткого каналу по всіх газах збігаються у межах похибки вимірів. Порівняння даних щодо ТРТ з даними щодо газотермічного плину газів у аналогічних каналах показує, що вплив взаємодії молекул газу з поверхнею на величину ТРТ в області максимуму ефекту здійснюється переважно через пуазейлівський потік.У дисертаційній роботі обґрунтовано науковий напрям у фізиці процесів у приладах і розвитку нових методів та методик експериментальних досліджень в галузі фізики, який полягає у визначенні фізичних механізмів процесів, що відбуваються на границі газ-тверде тіло, і встановленні закономірностей газодинамічних характеристик та мікроскопічних властивостей у нерівноважних системах “розріджений газ - ядерна мембрана”. Досліджено внесок взаємодії молекул газу з поверхнею у газодинамічні характеристики ізотермічного і неізотермічного плину розрідженого газу в каналах різних форм і розмірів. Розроблено теоретичну модель руху розріджених газів та їх сумішей в каналах різної форми і на її основі визначено аналітичні вирази і числові значення кінетичних коефіцієнтів. Отримано аналітичні вирази газодинамічної провідності каналів різної форми і матеріалів залежно від взаємодії молекул газу з поверхнею при ізотермічному і неізотермічному плині в широкому діапазоні чисел Кнудсена. Отримано аналітичні вирази для коефіцієнтів ізотермічного руху газової суміші довільного розрідження в каналах при різній частці дифузійно-відбитих молекул газу, які були покладені в основу розробки експериментальних установок для