Моделирование и расчет параметров процесса взаимодействия электромагнитной волны с единичной металлизированной частицей конденсированной фазы
Авторы: Шостов А.К., Федотова К.В., Козичев В.В.
Опубликовано в выпуске: #5(137)/2023
DOI: 10.18698/2308-6033-2023-5-2275
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Рассмотрено взаимодействие падающей монохроматической электромагнитной волны с единичной частицей конденсированной фазы в замкнутом объеме без учета влияния результата взаимодействия с другими частицами. Разработана математическая модель и получены зависимости амплитудных значений приведенной индикатрисы рассеяния в зависимости от диаметров частиц в интервале 100…500 мкм, частот генерируемого излучения 9…15 ГГЦ и диэлектрических проницаемостей частиц конденсированной фазы в интервале 1,6–12. Представлен анализ результатов численного исследования, который демонстрирует, что увеличение диаметра частиц ведет к резкому росту интенсивности рассеянной волны. Показано, что увеличение электромагнитной частоты является приоритетным способом усиления интенсивности рассеянной волны, позволяющим детектировать частицы меньших диаметров.
Литература
[1] Гусаченко Л.К., Зарко В.Е. Анализ нестационарных моделей горения твердых топлив (обзор). Физика горения и взрыва, 2008, № 1, с. 35–48.
[2] Лавров Б.П., Шарай Ю.М., Сергеев А.В., Гавриленко И.В. Определение скорости горения твердого топлива с применением измерителя полных сопротивлений СВЧ-диапазона. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана, Приборостроение, 2009, № 1, с. 28–36.
[3] Ягодников Д.А., Сухов А.В., Сергеев А.В., Козичев В.В. Экспериментальная методика и модельная установка для исследования горения энергетических конденсированных систем при высоких давлениях. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. Спец. выпуск «Энергетическое и транспортное машиностроение», 2011, c. 63–73.
[4] Перов В.В., Зарко В.Е., Жуков А.С. Новый микроволновый метод измерения нестационарной массовой скорости газификации конденсированных систем. Физика горения и взрыва, 2014, т. 50, № 6, с. 130–133.
[5] Zarko V., Perov V., Kiskin A., Nalivaichenko D. Microwave resonator method for measuring transient mass gasification rate of condensed systems. Acta Astronautica J., 2019, vol. 158, pp. 272–276.
[6] Подшивалов А.И., Гришин Ю.А., Кискин А.Б., Зарко В.Е. Усовершенствованный СВЧ-метод измерения динамических параметров процесса газификации конденсированных веществ. Физика горения и взрыва, 2022, т. 58, № 5, с. 87–95.
[7] Ягодников Д.А., Сергеев А.В., Козичев В.В. Экспериментально-теоретическое обоснование повышения точности измерения скорости горения энергетических конденсированных систем СВЧ-методом. Физика горения и взрыва, 2014, № 2, с. 51–61.
[8] Баландин О.А., Верхотуров А.Р. Теоретические аспекты взаимодействия твердых частиц с электромагнитными волнами. Вестник ЧитГУ, 2011, № 12 (79), с. 71–77.
[9] Баландин О.А., Верхотуров А.Р. Влияние интенсивности электромагнитных волн на движение твердой частицы. Вестник ЗабГУ, 2013, № 11 (102), с. 17–21.
[10] Murphy J.J., Krier H. Evaluation of ultrasound technique for solid-propellant burning rate response measurments. Propul. Power. J., 2002, vol. 18, no. 3, pp. 641–651. DOI: 10.2514/2.5978
[11] Strand L.D., Magiawala K.R., McNamara R.P. Microwave measurement of the solid-propellant pressure-coupled response function. Spacecraft rockets J., 1980, vol. 17, no. 6, pp. 483–488. DOI: 10.2514/3.57768
[12] Eisenreich N., Kugler H.P., Sinn F. An optical system for measuring the burning rate of solid propellant stranda. Propell. Explos. Pyrotech., 1987, vol. 12, pp. 78–80.
[13] Дамарацкий И.А., Трунов П.А. Моделирование на основе волновой оптики процессов поглощения и рассеяние электромагнитных волн СВЧ диапазона в дисперсных системах. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн., 2013, № 9, с. 445–454.
[14] Гузатов Д.В., Гайда Л.С., Афанасьев А.А. Теоретическое исследование силы светового давления, действующей на сферическую диэлектрическую частицу произвольного размера в интерференционном поле двух плоских монохроматических электромагнитных волн. Квантовая электроника, 2008, т. 38, № 12, с. 1155–1162.
[15] Баландин О.А., Верхотуров А.Р. Влияние параметров электромагнитных волн на движение твердой минеральной частицы. Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов. XV Международная научно-практическая конференция, 2015, ч. 3, с. 88–93.
[16] Баландин О.А., Верхотуров А.Р. Динамическая модель взаимодействия плоскополяризованных электромагнитных волн с частицей диэлектрика. Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов. XVIII Международная научно-практическая конференция, 2018, ч. 2, с. 158–160.
[17] Ягодников Д.А. Горение порошкообразных металлов в газодисперсных средах. 2-е изд., испр. и доп. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018.
[18] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред, Москва, Физматлит, 1992.