Журнал проблем эволюции открытых систем

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ И ДИНАМИКИ РАЗВИТИЯ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ЖИДКИХ ВПРЫСКОВ В РЕАГИРУЮЩИХ СИСТЕМАХ

S. A. Bolegenova — 2023-07-04

Взаимодействие между технологическими процессами, происходящими попутно в огромном диапазоне масштабов времени и пространства, являются основой реагирующих систем. Под влиянием высвобожденной химической энергии горения топлив такие физические параметры течения как давление, температура и плотность среды претерпевают изменения, приводящие к переносу массы, импульса и энергии в газах. Существует мощное и многозначное взаимодействие между динамикой газожидкостной среды и физико-химическими реакциями в ней, что серьезно усложняет экспериментальное исследование реактивных потоков и создание, описывающую их строгую теорию. По этой причине компьютерное моделирование может успешно использоваться для прогнозирования и изучения поведения таких сложных технологических систем. Экспериментальные наблюдения и приблизительные фундаментальные модели предписывают законы, которым должны следовать открытые физические системы. Численные эксперименты могут послужить подтверждением проверки выполнения предлагаемых законов. В данной работе проведены вычислительные эксперименты по влиянию температуры газа в камере сгорания на процессы испарения, горения и дисперсии капель жидкого топлива. В результате проведенных модельных экспериментов были получены дисперсии капель жидкого топлива по высоте камеры сгорания, распределения температурного факела и зависимости концентрации продуктов сгорания от исходной температуры газа. В результате проведенных экспериментов по моделированию и изучения особенностей реализуемых процессов тепломассопереноса был определен эффективный режим горения.

Ключевые слова: горение, температура, испарение, распыл, инжектор, дисперсия, химическое превращение

БИКВАТЕРНИОННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ДИРАКА И БИСПИНОРНЫХ ПОЛЕЙ

L. A. Alexeyeva — 2023-07-04

Здесь строятся и исследуются решения бикватернионного представления системы уравнений Дирака, известных уравнений квантовой механики, которые используются для описания элементарных частиц, спиноров и спинорных полей. Уравнения Дирака относятся к класическим уравнениям теоретической физики и достаточно хорошо изучены. Бикватернионная форма системы уравнений Дирака, которая является ее обобщением и содержит эти уравнения как частный случай, исследована гораздо меньше в работах немногих авторов и в основном связана с групповым анализом этих уравнений или построением частных решений. Работы, связанные с построением фундаментальных решений этих уравнений и на их основе общих решений, как в данной работе, автору неизвестны. Рассмотрены нестационарные и гармонические по времени биспиноры и биспинорные поля в бикватернионном представлении. Эти решения биволнового уравнения Дирака позволяют исследовать трансформацию электрических и гравимагнитных зарядов и токов при воздействии статических внешних электро-гравимагнитных полей и описать порождаемые ими электро-гравимагнитные поля, а также могут найти много полезных приложений при изучении ЭГМ-излучателей самой разной природы и формы. Это может найти много полезных приложений при изучении ЭГМ-излучателей самой разной природы и формы.

Ключевые слова: алгебра, бикватернион, биградиент, биволновое уравнение, уравнение Дирака.

ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ С ОБЛАКАМИ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГЕНЕРАЦИИ КВАЗИ-СФЕРИЧЕСКИХ БЕССТОЛКНОВИТЕЛЬНЫХ УДАРНЫХ ВОЛН В КОСМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЕ, НА ОСНОВЕ РАСЧЕТОВ МЕТОДОМ ЧАСТИЦ (ИОНОВ) ПО ГИБРИДНОЙ МОДЕЛИ

Yu. P. Zakharov — 2023-07-04

В данной статье представлены результаты расчетов методом частиц (ионов) по Гибридной Модели (Вшивкова и Дудниковой), для определения требуемых параметров планируемых модельных экспериментов на КИ-1 ИЛФ, по генерации квази-сферических Бесстолкновительных Ударных Волн (БУВ), впервые при инжекции сферических Облаков Лазерной Плазмы (ОЛП) в замагниченную Фоновую Плазму (ФП), на крупно-масштабном высоко-вакуумном стенде КИ-1 (камера Æ120 см, длиной L = 5 м), снабженном CO₂-Лазером (энергия до кДж, длина волны 10 мкм), импульсным источником Фона (с концентрацией до n_* ~ 10¹⁴ см^-3 и Æ до ~100 см, при L_* до 2 ¸ 3 м в центре камеры). Предварительные результаты расчетов (из более, чем 30¸40 вариантов) показывают, что это возможно только при достижении энергии ОЛП до E₀ ≈ 40¸50 Дж (в сравнение с имеющейся E ₀≈ 25¸30 Дж, при скорости разлета фронта V₀ = 100 км/с, на пороге плазмообразования). При этом, будет возможно формирование квази-сферических БУВ, с различием в степени сжатия Фона в максимуме БУВ: как 1,7 (под углом q=90⁰, к магнитному полю B₀) и близкое к нему 1,3 (при q=45⁰), а также, заметное различие в числах Альфвена-Маха фронта БУВ: как M_Af до ≈ 7 (для 90⁰) и M_Af ≈ 2¸3 (для 45⁰). В запланированных модельных опытах с квази-сферическими БУВ, найденный режим их генерации, сможет обеспечить существенно более адекватные условия для исследования процессов бесстолкновительного взаимодействия ОЛП с Фоном, за счет вихревых электрических E_j-полей (генерируемых при вытеснении B₀-поля), по модели Магнитного Ламинарного Механизма (МЛМ).

Ключевые слова: лазерная и фоновая плазма, магнитное поле, бесстолкновительное взаимодействие, сферические Ударные Волны, моделирование космических волн, стенд КИ-1, импульсные СО2-лазеры.

ИЗЛУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ДИПОЛЯ, ДВИЖУЩЕГОСЯ СО СВЕРХСВЕТОВОЙ СКОРОСТЬЮ В СРЕДЕ

S. Sautbekov — 2023-07-04

Приведено простое асимптотическое выражение спектральной плотности электрического поля излучения Вавилова-Черенкова магнитного диполя с постоянным магнитным моментом, движущегося равномерно со сверхсветовой скоростью (u>c/n) в недисперсной среде с показателем преломления n. Спектральная плотность непосредственно была вычислена с помощью обращения по времени преобразования Фурье выражения электрического поля произвольно движущегося магнитного диполя, полученного нами ранее в более общем виде из релятивистского векторного магнитного потенциала. Интегрирование было произведено асимптотическим методом перевала. Найден угловой размер конуса излучения, где волновой вектор излучаемых волн образует со скоростью угол θ, где cos θ=1/β, если β=n u/c>1. Показано, что волны излучения Вавилова-Черенкова, записанная в виде асимптотики цилиндрической функции Бесселя, распространяются под острым углом θ к направлению движения диполя, а спектральная плотность излучения прямо пропорциональна ее частоте в степени три вторых. Полученные выражения могут быть полезны в дальнейших исследованиях спектрального анализа дипольного излучения Вавилова-Черенкова, поскольку методика, предложенная И.М. Франком в своих работах, по сути, базируется на интерференции излучения зарядов диполя, которая создает дополнительные условия и определенные трудности для решения задачи в общем виде.

Ключевые слова: черенковское излучение, электромагнитные волны, преобразования Фурье, световой конус.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛОТНОСТИ ДЕФЕКТОВ НА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ СОЛНЕЧНЕЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ОПТИМАЛЬНОМ ВЫБОРОМ HTL

Zh. Omarova — 2023-07-04

Одним из перспективных направлений в солнечной энергетике является использование солнечных элементов на основе перовскита. Конкурентоспособность перовскитных солнечных элементов с кремниевыми солнечными элементами с каждым годом растет, но для дальнейшего повышения эффективности солнечных элементов на основе перовскита стоит обратить внимание на тип HTL. Плотность межфазных дефектов в солнечном элементе на основе CH3NH3SNI3 играет не маловажную роль при повышении эффективности. С целью увеличения производительности солнечного элемента на основе CH3NH3SNI3 были сделаны работы по подбору с наиболее подходящим межфазным дефектом. В этой работе использовалась программа SCAPS-1D для создания модели солнечного элемента. Программа SCAPS-1D оценивает влияние плотности межфазных дефектов на солнечный элемент на основе CH3NH3SNI3, которые варьировались в диапазоне от 1010 см-3 до 1017 см-3. В виде оптимальной структуры экологически чистого солнечного элемента предложен TiO2/СH3NH3SnI3/Cu2O, которая обеспечивают оптимальную производительность и лучшую устойчивость к дефектам. В результате исследования выбранным оптимальным вариантом является структура экологически чистого солнечного элемента TiO2/ СH3NH3SnI3/Cu2O с PCE = 27,95 %, FF 84,05 %, VOC 1,02 В и JSC 32,60 мА/см2, которая обеспечивают высокую эффективность и лучшую устойчивость к дефектам.

Ключевые слова: солнечная энергетика, экологически чистый солнечный элемент, SCAPS1D, CH3NH3SNI3, моделирование, HTL.

КВАНТОВАЯ СПОНТАННОСТЬ – ПУТЬ В НЕИЗВЕСТНОСТЬ

B. A. Iskakov — 2023-07-04

Фактически, идея о квантовой спутанности (КС) возникла около 90 лет назад, но неявно была представлена во второй половине 1920-х годов. Однако, КС стала значимым инструментом теоретической физики только в середине 1970-х годов, и процесс ее превращения в рабочий инструмент происходил довольно медленно. Первые эксперименты, подтверждающие реальность КС, были проведены в 1970-х годах, но решающие эксперименты были выполнены только в 1980-х. В то время КС привлекала внимание лишь узкого круга ученых, которые старались лучше понять, как квантовая механика изменила наши представления о физической реальности. Недавно интерес к КС значительно возрос, потому что она стала фундаментальной основой для разработки квантовых компьютеров и сетей квантовых коммуникаций. Сейчас сообщения о том, что физики-экспериментаторы создают спутанные состояния различных конфигураций частиц, часто попадают не только в научные журналы, но и в СМИ. В настоящее время нет возможности проверить эти предположения и гипотезы, поскольку наши технологии недостаточно развиты для этого. Возможно, в ближайшем будущем ученые обязательно выяснят. Пока надо предположить, что такая возможность есть.

Ключевые слова: квантовая физика, квантовая спонтанность, физическая реальность, парадокс, ЭПР-эксперимент, неравенство Белла.

СТРУКТУРНОСТЬ МАТЕРИИ И ЕЕ ЭВОЛЮЦИЯ

V. M. Somsikov — 2023-07-04

Обосновывается необходимость учета структурности материи при изучении эволюции природы в рамках фундаментальных законов физики. Обсуждаются существующие ограничения классической механики, термодинамики, статистической физики и кинетики, которые затрудняют эту возможность. Показано, что эти ограничения снимаются, если вместо ньютоновского уравнения движения материальной точки использовать уравнение движения системы потенциально взаимодействующих материальных точек. Приводятся и обосновываются физические принципы, вытекающие из представлений о симметрии и необходимые для получения такого уравнения движения. Одним из них является принцип дуализма симметрии. Согласно этому принципу, эволюция тел, их динамика определяются как пространственновременными симметриями, так и симметриями самих тел. Опираясь на эти принципы предлагаются вытекающие из них уравнение движения и модифицированное уравнение Лиувилля, которые учитывают взаимосвязь динамики и изменения внутренних состояний тел. Они следуют из условия инвариантности полной энергии тела, представленной в виде суммы энергии движения в неоднородном поле сил и его внутренней энергии. Описаны их свойства. На их основе предлагается описание эволюции природных объектов. B ‘волюция объектов материи обусловлена как их динамикой, так и изменениями внутренних состояний, что следует из условия структурности тел.

Ключевые слова: симметрия, необратимость, эволюция, принцип наименьшего действия, энтропия, квантовые системы, механика, динамика.

МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ О ТЕЛЛУРИЧЕСКИХ ТОКАХ

D. S. Korshikov — 2023-07-04

Исследование актуально, поскольку важно зафиксировать информацию о теллурических токах, протекающих в Земле, и изучить их. При анализе результатов изучения теллурических течений установлено, что резкие изменения происходят в теллурическом поле перед землетрясениями, извержениями вулканов или цунами. Это говорит о том, что наблюдение теллурических течений является довольно весомой основой для их дальнейшего изучения с точки зрения прогнозирования предстоящих природных явлений. Объем исследования значителен, поскольку он потенциально может революционизировать то, как мы предсказываем стихийные бедствия. Изучая теллурические течения, мы можем лучше понять, как ведет себя земная кора до и во время этих событий. Эта информация могла бы быть использована для разработки систем раннего предупреждения, которые могли бы спасти жизни. В статье представлен обзор научно-технической информации о теллурических токах, протекающих в Земле, природе их проявлений, методах регистрации и интерпретации. Дан обзор научных и исторических материалов по изучению теллурических токов. Технология выполнения работы приведена из современных учебников и научных статей. Разработано микропроцессорное устройство для записи информации о теллурических токах. Для подтверждения работоспособности этого устройства был проведен научный эксперимент. Направление течения теллурического тока определялось на открытой местности. На основании полученных результатов были построены графики зависимостей сигналов от заземляющих проводников от времени. Был проведен анализ числовой составляющей графиков.Разработав устройство, способное регистрировать теллурические токи, ученые смогут лучше понять, как ведет себя земная кора до и во время этих событий. Эта информация могла бы быть использована для разработки систем раннего предупреждения, которые могли бы спасти жизни.

Ключевые слова: микропроцессорное устройство, теллурические токи, заземление, землетрясение.