Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Математическое моделирование фазовых переходов при ударно-волновом нагружении графитосодержащего образца

Диссертация: Математическое моделирование фазовых переходов при ударно-волновом нагружении графитосодержащего образца
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В результате численного исследования построенной модели определен критерий получения алмаза с учетом прямого и обратного переходов, найдены условия, при которых алмаз не’может быть получен вследствие того, что при нагрузке давление было недостаточным для начала прямого превращения, либо при нагружении была достигнута высокая температура. Разработана математическая модель ударно-волнового… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ ДВУХФАЗНОЙ КОНДЕНСИРОВАННОЙ СРЕДЫ С ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ
    • 1. 1. Основные уравнения
    • 1. 2. Термодинамический анализ системы
    • 1. 3. Характеристики и тип системы
    • 1. 4. Законы сохранения
  • Заключение к главе
  • ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ СОВМЕСТНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ РАВНОВЕСНОЙ СМЕСИ
    • 2. 1. Уравнения совместного деформирования
    • 2. 2. Математическое моделирование поведения многокомпонентных смесей с помощью сложного уравнения состояния
      • 2. 2. 1. Используемый вид уравнения состояния
      • 2. 2. 2. Обоснование применимости уравнения состояния в форме Ми-Грюнайзена для воздуха
      • 2. 2. 3. Способы выражения параметров смеси через соответствующие параметры компонентов

Математическое моделирование фазовых переходов при ударно-волновом нагружении графитосодержащего образца (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Диссертация посвящена моделированию ударно-волнового нагруже-ния и последующей разгрузки графитосодержащего образца с учетом прямого (графит —> алмаз) при нагружении и обратного (алмаз —" графит) при разгрузке фазовых переходов.

Работа состоит из введения, трех глав и заключения. Первая глава посвящена исследованию свойств системы уравнений двухфазной конденсированной среды с физико-химическими превращениями. Во второй главе изучены различные способы замыкания системы уравнений движения и различные варианты объединения характеристик индивидуальных веществ, их концентраций и соответствующих характеристик смеси для описания смеси в виде единого континуума с особым уравнением состояния. В третьей главе описана схема плоского нагружения со столкновением противоположно направленных ударных волн, предложена кинетика, описывающая прямое и обратное фазовые превращения и представлены результаты расчетов. В заключении приведены результаты диссертационной работы.

Заключение

.

Сформулируем основные результаты работы.

1. На основе механики гетерогенных сред построена и математически исследована модель движения двухфазной конденсированной среды с физико-химическими превращениями в однодавленческом односко-ростном двухтемпературном приближении.

2. В рамках односкоростного и однотемпературного приближения предложено уравнение состояния сплошной и пористой смеси конденсированных компонентов, параметры которого определяются через соответствующие параметры и массовые концентрации индивидуальных веществ, что позволяет описывать смесь в виде единого континуума как при нагрузке, так и при разгрузке.

3. Разработана математическая модель ударно-волнового нагружения и последующей разгрузки графитосодержащего образца с учетом происходящих в нем фазовых переходов, предложены уравнения кинетики для описания прямого и обратного фазовых переходов, предложен способ определения кинетических коэффициентов.

4. В результате численного исследования построенной модели определен критерий получения алмаза с учетом прямого и обратного переходов, найдены условия, при которых алмаз не’может быть получен вследствие того, что при нагрузке давление было недостаточным для начала прямого превращения, либо при нагружении была достигнута высокая температура.

5. Определен тип (метилнитрат) и толщина Нвв ~ 50 мм накладного заряда ВВ, создающего падающую ударную волну амплитуды Р ~ 130 кбар, усиливающуюся при отражении до Р ~ 520 кбар, позволяющие увеличить полноту фазового перехода из-за увеличения длительности импульса давления в отраженной ударной волне до характерного времени превращения графита в алмаз.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Ю.Л., Волков К. В. Скачок разрежения в графите при давлении 0.5 Мбар. ПМТФ, 1979, № 2. С. 105−107.
  2. Л.В. Фазовые превращения в ударных волнах. ПМТФ, 1978, № 4. С.93−103.
  3. Л.В., Павловский М. Н., Дракин В. П. Особенности фазовых превращений в ударных волнах сжатия и разгрузки. ЖЭТФ, 1967. Т. 52. № 2. С. 400−408.
  4. А.В., Дремин А. Н., Канель Г. И. и др. В сб. Детонация. Критические явления. Физико-химические превращения в ударных волнах. Черноголовка, 1978. С.
  5. В.Н. Аптуков, Р. Т. Мурзакаев, А. В. Фонарев. Прикладная теория проникания. М.: Наука, 1992. С. 104.
  6. Г. И. О движении взвешенных частиц в турбулентном потоке. ПММ, 1953, 17, № 3. С. 261−274.
  7. Ф.А., Орленко Л. П., Станюкович К. П. и др. Физика взрыва. М.: Наука. 1975. С. 704.
  8. Петер Булер Нанотермодинамика. Изд-во «Янус 2004.
  9. Ю.М., Иванов Г. М., Кургузов В. Д. Аппроксимация уравнений упругопластического деформирования в задачах динамики. Динамика сплошной среды: Сб. науч. трудов, СО АН СССР. Ин-т гидродинамики. 1984. Вып. 66. С. 60−68.
  10. Гр°от С.Д., Мазур П. Неравновесная термодинамика. М.: Мир. 1964.
  11. М.Ф. Структура и параметры ударных волн при динамическом нагружении природного графита в области полиморфного превращения. Физика горения и взрыва. 1989, № 1. С.95−104.
  12. В.В. Термодинамика превращения графит-алмаз. Физика горения и взрыва. 1988, № 5. С. 137−142.
  13. В.В. Синтез и спекание алмаза взрывом. М. Энерго-издат. 2003. С. 272.
  14. А.Н., Ададуров Г. А. Ударная адиабата мрамора. ДАН СССР, 1959, т. 128, № 2. С. 261−264.
  15. А.Н. Метод определения ударных адиабат дисперсных веществ. ПМТФ, 1960, № 3. С. 184−188.
  16. С.З., Сурков В. В. Структура фронта ударной волны в твердой пористой среде. ПМТФ, 1979, № 5, с. 106−114.
  17. В.Н., Калинин В. А. Уравнения состояния твердых тел при высоких давлениях и температурах. М.: Наука. 1968.
  18. Ю.Н., Крупников К. К., Овечкин Н. А. Исследование особенностей превращения ударно-сжатого графита в алмаз по изменению электросопротивления. Химическая Физика. 1987. № 10. С. 1447.
  19. Жук А.З., Иванов А. В., Канель Г. И. Исследование кинетики фазового перехода графит алмаз. ТВТ. 1991. Т. 29. № 3. С. 486−493.
  20. П.П., Николаевский В. Н. В сб. «Теория и практика добычи нефти М.: Недра, 1970.
  21. Я.Б., Райзер Ю. П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М. Наука. 1966. С. 688.
  22. Л. Фазовые равновесия и превращения в металлах под давлением. В кн.: Твердые тела под высоким давлением. Под ред. В. Поля, Д. Варшауэра, пер с англ. М.: Мир. 1966. С. 340−398.
  23. КрайкоА.Н., Стернин J1.E. К теории течений двускоростной сплошной среды с твердыми или жидкими частицами. ПММ, 1965, 29, т. С. 418−429.
  24. А.В., Пилянкевич А. Н. Фазовые превращения в углероде и нитриде бора. Киев: Наукова думка, 1979, С. 188.
  25. А.В., Дегтярева В. Ф., Понятовский Е. Г. и др.
  26. Влияние высоких давлений на вещество. Т.1. Киев: Наукова думка. 1987. С.6−20.
  27. В.Ф. Обмен импульсом и энергией в неравновесных многокомпонентных средах. ПМТФ, 2005. Т. 46, № 5. С. 7−15.
  28. Л.Д., Лифшиц Е. М. Механика сплошных сред. Гостех-издат, 1954.
  29. Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. ОГИЗ, Гостехиздат, 1947.
  30. О.И. Об искусственных алмазах. Успехи химии.-1939.-Т.8.-М0.-С.1520−1534.
  31. Г. М. Основы динамики взрывных волн в грунтах и горных породах. М.-Недра, 1974. С. 192.
  32. И.В., Фортов В. Е. и др. Численное исследование ударного сжатия графита и его превращения в алмаз в конических мишенях. ЖТФ, 2003. Т. 73, вып. 6. С. 66−75.
  33. Механика деформируемого твердого тела: Сборник статей // Под ред. Глазырина. Томск: Изд-во Том. ун-та. 1992. С. 156.
  34. Н.Н. Математика ставит эксперимент. М.: Наука, 1979. 223 с.
  35. Р.И. Уравнения гидромеханики и волны уплотнения в двухскоростной и двухтемпературной среде при наличии фазовых превращений. Изв. АН СССР, МЖГ, 1967, № 5. С. 33−47.
  36. Р.И. Некоторые вопросы гидромеханики двухфазных полидисперсных сред. Изв. АН СССР, МЖГ, 1968, № 3. С. 63−67.
  37. Р.И. Методы механики сплошной среды для описания многофазных смесей. ПММ, 1970, 34, № 6. С. 1097−1112.
  38. Р.И. Модель движения и ударные волны в двухфазных твердых телах с фазовыми переходами. ПМТФ, № 1, 1970. С.88−95.
  39. Р.И. К теории смесей Грина и Нахди. ПМТФ, 1970, № 3. С. 168.
  40. Р.И., Скугорова Н. Ф., Холин H.H. Волны в сплошных средах. Нестационарные ударные волны и упрочнение. Отчет № 1081, Институт механики МГУ, 1970.
  41. Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.:Наука, 1978.
  42. Р.И., Ахмадеев Н. Х. Распространение ударных волн в конденсированных средах с физико-химическими превращениями. Отчет № 1819, Институт механики МГУ, 1976.
  43. Р.И., Ахмадеев Н. Х. Ударные волны и фазовые превращения в железе. ПМТФ, № 5, 1976. С. 128−135.
  44. Р.И. Динамика многофазных сред. Т. 1−2. М.: Наука. 1987.
  45. М.Н., Дракин В. П. К вопросу о металлической фазе углерода. ЖЭТФ. 1966, т.4, № 5. С. 169−172.
  46. А.С., Ступоченко Е. В., Плешанов А. С. идр. Таблицы термодинамических функций воздуха, т. 1−3. М., изд-во АН СССР. 1959.
  47. И., Мазур П. Неравновесная статистическая механика. М., Мир. 1964. С. 314.
  48. С.В., Канель Г. И., Овчинников А. А. Регистрация ударных волн манганиновыми датчиками и давления перехода графит-алмаз при повышенной температуре. В сб. Детонация. Черноголовка. 1981. Вып.2.С. 70.
  49. Х.А. Основы газодинамики взаимодействующих движений сжимаемых сред. ПММ, 1956, 20, № 2. С.184−195.
  50. П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. С. 616.
  51. Г. А., Рождественский Б. Д., Фомин В. М. и др. Законы сохранения систем уравнений двухфазных сред. ДАН СССР. 1980. Т. 254. № 2, С. 288−292.
  52. А.А. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент. Вестник АН СССР, 1979. № 5. С.38−49.
  53. Н.А. Дифференциальные уравнения движения пульпы. ДАН СССР, 1952, т. 86, № 2. С. 235−237.
  54. A.M. Исследование термодинамики фазового перехода графита в алмаз при ударном нагружении смесей углерод+металл. Детонация. Критические явления. Физико-химические превращения в ударных волнах.—Черноголовка, 1978, с.131−136.
  55. С.Г. Вопросы гидродинамики двухфазных смесей. I. Уравнения гидродинамики и энергии. Вестник МГУ, матем., мех., асро-ном., физ., хим., № 2, 1958.
  56. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. М.: Наука. 1979.
  57. M.JI. Расчет упруго-пластических течений. Вычислительные методы в гидродинамике.-М.-Мир, 1967 г., С.212−263.
  58. Ударные волны и экстремальные состояния вещества. Под. ред. Фор-това В. Е., Альтшулера JI. В., Трунина Р. Ф., Фунтикова А. И. М.: Наука, 2000. С. 425.
  59. Ф.И. Уравнения энергии для движения жидкостей со взвешенными насосами. ДАН СССР, 1955, т. 102, № 5. С. 903−906.
  60. В.М. Фомин, А. И. Гулидов, Г. А. Сапожников, И. И. Ша-балин, В. А. Бабаков, В. Ф. Куропатенко, А. Б. Киселев, Ю. А. Тришин, А. И. Садырин, С. П. Киселев, И. Ф. Го-ловнев. Высокосоростное взаимодействие тел. Новосибирск: Издательство СО РАН, 1999. 600 с.
  61. А.А., Ганкевич J1.T. и др. Кристаллографическая модель прямого структурного превращения графит-алмаз. Синтетические алмазы. 1975. Вып.З. С.3−7.
  62. Н.Н., Карначук В. И., Коновалов А. Н. Проблемы математической технологии. Численные методы механики сплошной среды.-1977.-Т.8, № 3.- С. 129−157.
  63. Н.Н., Солоухин Р. И., Папырин А. Н. и др. Сверхзвуковые двухфазные течения в условиях скоростной неравновесности частиц. Новосибирск: Наука. 1980.
  64. Alder B.J., Christian R.H. Behavior of strongly shocked carbon. Phys. Rev. Lett. 1961. V.7. № 10. Pp. 367−369.
  65. Bancroft В., Peterson E., Minhsall S. J. Polymorphism of Iron at High Pressure Appl. Phys. 1956. V.27. № 3 Pp. 291−298.
  66. Bundy F.P., Hall H.T., Strong H.M., Wentorf R.H. Artificial diamonds. Nature.-1955.-V.176.-P.51.
  67. Bundy F.P. Direct Conversion of Graphite to Diamond in Static Pressure Apparatus J. of Ch. Phys., 1963, vol.38,N3,pp631−643.
  68. De Carly P. S., Jamieson T.S. Formation of diamond by explosive shock. Science.-1961.V.133.№ 3466.-P. 1821−1823.
  69. Coleburn N.L. Compressibility of Pyrolytic Graphite. J. Chem.Phis., 1964. V.40.M. P.71−77.
  70. Covan J.R., Dunnington B.W., Holzman A.H. Process for synthething diamond. US Patent№ 3401−19 from 10.09.68.
  71. Drammond W.E. Multyple Shock Production J. Appl. Phys. 1957. V.28 № 9. Pp. 998−1001.72
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?