ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ СТРУЙ ВОДОРОДА И ДЕЙТЕРИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСТАНОВКАМ ПО ПОЛУЧЕНИЮ КРИОГЕННЫХ МОНОДИСПЕРСНЫХ МИШЕНЕЙ


https://doi.org/10.21822/2073-6185-2019-46-1-8-18

Полный текст:


Аннотация

Цель. Целью исследования является разработка модели и проведение численных расчётов охлаждения тонких струй водорода и дейтерия применительно к установкам по получению криогенных монодисперсных мишеней.

Методы. Для реализации поставленной цели была создана модель истечения криогенной струи в область низкого давления. В программной среде PHOENICS численным методом исследовано изменение с течением времени температуры поверхности и внутренней части струи при различных внешних параметрах.

Результат. Получены зависимости изменения температуры жидких струй водорода и дейтерия вдоль поверхности струи и по радиусу в зависимости от диаметра струи, скорости, начальной температуры струи и давления в рабочей камере установок по получению криогенных монодисперсных мишеней.

Вывод. Показана принципиальная возможность создания высокоскоростных криогенных монодисперсных мишеней. В соответствии с расчётами, при вводе тонких жидких струй водорода или дейтерия со скоростью до 100 м/с в рабочую камеру с низким давлением, струи на расстоянии до 1 мм не успевают замёрзнуть и могут быть разбиты на монодисперсные капли. Капли за счёт испарения охлаждаются и становятся гранулами. Разработанная модель и программа для определения параметров устойчивого монодисперсного распада жидких криогенных струй, а также результаты численных расчётов могут быть использованы при создании установок по получению высокоскоростных криогенных монодисперсных мишеней.


Об авторах

А. В. Бухаров
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Россия

доктор технических наук, профессор, кафедра низких температур.

111250, Россия, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14.



А. Ф. Гиневский
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Россия

кандидат технических наук, доцент, кафедра низких температур.

111250, Россия, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14.



E. В. Вишневский
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Россия

аспирант, кафедра низких температур.

111250, Россия, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14.



Список литературы

1. Factory / C. Ekstrom // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A. – 1995. – V. 362. – P.1–3.

2. Криогенные корпускулярные мишени. Концепция и основная модель / А. В. Бухаров, А. Ф. Гиневский, В. П. Чернышев и др.– Препринт – № 17-17.М.: Изд-во МЭИ, 2002.–35 с.

3. Бухаров А. В. Криогенные корпускулярные мишени в энергетике/ А.В. Бухаров, А.С. Дмитриев. – М.: Изд-во МЭИ, 2013. – 144 с.

4. Криогенные корпускулярные мишени. Генерация гранул водорода: расчет основных конструкционных элементов, экспериментальный стенд, тесты / А.В.Бухаров, В. Боргс, В.Н. Афонасьев и др. Препринт – №9-05. М.: Изд-во ИТЭФ, 2005. – 58 с.

5. Weber C. Zum Zerfalleines Flussigkeitsstrahles ( On the breakdown of a fluid jet ) / C. Weber // Z. Angew. Math. und Mech. – 1931. Technical Design Report for the PANDA (Antiproton Annihilations at Darmstadt) Straw Tube Tracker / W. Erni, I. Keshelashvili, A. Aab et al. // The European Physical J. A – Hadrons and Nuclei. – 2013. – V. 49. – № 2 . – Р. 25.

6. Search for New Forms of Matter in Antimatter–matter Interactions in the PANDA Experiment / A.V.Boukharov, A. N. Vasiliev, D. A. Morozov et al. // Atomic Energy. – 2012. – V. 112. – № 2. – P. 129–138.

7. FAIR CDR - An International Accelerator Facility for Beams of Ions and Antiprotons // Conceptual Design Report, 2001. – 695 p.

8. Trostell B. Vacuum Injection of Hydrogen Micro-Sphere Beams / B. Trostell // Nuc. Instr. and Met. in Phys. Res. A. – 1995. – V. 362. – P. 41–52.

9. Ekstrom C. CELSIUS as an η –№ 11. – P. 136–154.

10. Heat-Physical Problems of Cryogenic Corpuscular Targets / A.V.Boukharov, E.V. Ametistov, A.F. Ginevsky, M.A. Bukharova // Problems of atomic science and technology. Nuclear physics inv. – 2013. – № 6. – P. 205–208.

11. Бухаров А.В. Теплофизические проблемы криогенных корпускулярных мишеней/ А.В. Бухаров, А.Ф. Гиневский, А.Ю. Бурлакова // Вест. МЭИ. – 2015. – №3. – С. 35 – 41.

12. Бухаров А.В.Исследование поведения капиллярных сильноиспаряющихся струй жидкости в условиях вакуума / А.В. Бухаров, А.А. Семенов // Вест. МЭИ. – 2003. – № 4. – С.40–42.

13. Production of Hydrogen, Nitrogen and Argon Pellet with the Moscow - Julich Pellet Target / A. Boukharov, M. Büscher, V. Balanutsa et al. // Int. J. of Modern Physics E, Nuclear Physics. – 2009. – V.18. – Is.2. – P.505–510.

14. Экспериментальная установка для получения твёрдых гранул водорода / А.В. Бухаров, М. Бюшер, А.А. Семёнов и др.// Вест. МЭИ. – 2006. – № 2. – С. 16–24.

15. Эксперименты по получению гранул из твёрдого водорода / А.В. Бухаров, М. Бюшер, А.А. Семёнов и др.// Вест. МЭИ. – 2006. – № 3. – С. 34–40.

16. Official site of company CHAM/Products, 2013.–URL:www.cham.co.uk.URL: www.cham.co.uk/phoenics/d_polis/d_docs/tr313/tr313.html.

17. Справочник по физико-техническим основам криогеники / М.П. Малков, И.Б. Данилов, А.Г. Зельдович и др. / под ред. М.П. Малкова. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 431 c.

18. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение. Справ. издание / Д.Ю. Гамбург, В.П.Семёнов, Н.Ф. Дубовкин и др. – М.: Химия, 1989. – 672 л.

19. Свойства жидкого и твёрдого водорода: Справочный обзор, № 1 / Б.Н. Есельсон, Ю. П. Благой, В.Н. Григорьев и др.– М.: Изд-во стандартов,1969.–136с.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Бухаров А.В., Гиневский А.Ф., Вишневский E.В. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ СТРУЙ ВОДОРОДА И ДЕЙТЕРИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСТАНОВКАМ ПО ПОЛУЧЕНИЮ КРИОГЕННЫХ МОНОДИСПЕРСНЫХ МИШЕНЕЙ. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2019;46(1):8-18. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2019-46-1-8-18

For citation: Bukharov A.V., Ginevsky A.F., Vishnevsky E.V. NUMERICAL SIMULATION OF COOLING JET FROM HYDROGEN AND DEUTERIUM AS APPLICABLE TO INSTALLATIONS ON RECEIVING CRYOGENIC MONODISPERSE TARGETS. Herald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences. 2019;46(1):8-18. (In Russ.) https://doi.org/10.21822/2073-6185-2019-46-1-8-18

Просмотров: 22

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-6185 (Print)
ISSN 2542-095X (Online)