Теплофизика и теплообмен при формировании защитных покрытий низкотемпературным газодинамическим методом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

Степаненко Светлана Анатольевна

ТЕПЛОФИЗИКА И ТЕПЛООБМЕН ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Специальность: 01.04.14 «Теплофизика и теоретическая теплотехника»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук /

'1/

Москва - 2009 /

003465142

Работа выполнена на кафедре "Авиационно-космическая теплотехника" Московского авиационного института (государственного технического университета) Научный руководитель:

доктор технических наук, Заслуженный деятель науки РФ, профессор Никитин Петр Васильевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Михатулин Дмитрий Сергеевич, кандидат технических наук, зам. начальника отделения «РКК «ЭНЕРГИЯ» им. С.П. Королева Доморацкий Александр Николаевич Ведущая организация:

«Сибирский государственный аэрокосмический университет им. академика М.Ф. Решетнёва», г. Красноярск.

Защита состоится «Я? » & 2009 г. на заседании диссертационного

Совета Д 212.125.08 в Московском авиационном институте (государственном техническом университете), по адресу: 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3,Волоколамское шоссе, д. 4. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ. Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просьба прислать по адресу: 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4, МАИ.

Автореферат разослан «^ » 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета у

доктор технических наук/р i Ю.В. Зуев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. В технике проблема надежности и долговечности машин и механизмов, экономного использования материалов, энергии и трудовых ресурсов имеют особое значение. Решение этой проблемы неразрывно связано с обеспечением ффекгавной защиты поверхности деталей и конструкций от коррозии и изнашивания. В асгоящее время около 30% ежегодной выплавки металлов расходуется на восполнение отерь, вызванных указанными факторами.

Применение разнофункциональных покрытий открывает принципиально новый одход к использованию конструкционных материалов. В настоящее время среди азнообразных технологий нанесения защитных покрытий интенсивное развитие олучают газотермические методы: электродуговой, газопламенный, плазменный и етонационный. Они объединены единым принципом формирования покрытий с спользованием гетерогенных потоков. Однако указанные выше методы обладают рядом у'щественных недостатков и прежде всего, использование в качестве газа-носителя асокотемпературной (несколько тысяч градусов) газовой струи. Решение задачи тучшения этих технологий связано с устранением в высокотемпературном газе-ноаггеяе таЕла шя и испарения частиц порошка, а также гомогенных и гетерогенных химических реакций.

Логическим совершенствованием газотермических методов является нзкотемпературный газодинамический метод нанесения покрытий (НТГДМ). Метод азработан на кафедре "Авиационно-космическая теплотехника" МАИ, патент № 2082823 г 17.06.91 "Способ получения покрытий". Разработанные технологии нанесения экрытий получили наименование НТГДМ-технологий. С использованием НТГДМ-¡хнологии получены высокие механические и теплофизические параметры покрытий, оэтому исследование механизма формирования разнофункциональных покрытий изкотемпературным газодинамическим методом, является важной, актуальной научной и рикладной задачей.

Цель диссертационной работы - Разработка научных основ механизма ормирования защитных покрытий низкотемпературным газодинамическим методом.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

- проведен критический анализ газотермических методов и альтернативного им изкотемпературного газодинамического метода;

- определены методы диагностики как параметров высокоскоростных гетерогенных ушков, так и теплофизических свойств покрытий в условиях эксплуатации, близких к гальным;

проанализирована общая и разработана инженерная математические модели 1счегга градиентного течения и межфазного теплообмена неизотермической гетерогенной леей;

- исследован механизм взаимодействия высокоскоростного гетерогенного потока с зверхностыо. Предложена физическая модель динамики удара высокоскоростной

частицы о твердую стенку. Разработан алгоритм оценки локальной температуры частиц! подложки в зоне удара;

- проанализировано влияние параметров сверхзвукового гетерогенного потока других факторов на эффективность технологического процесса формирования покрыт. Разработаны научные основы НТГДМ-технологии.

Научная новизна работы заключается в том, что проведено исследоваь теплофизических процессов, сопутствующих формированию разнофункциональн покрытий НГДМ - технологией, что позволило установить экспериментально физичео основы принципа формирования разнофункциональных покрытий низкотемпературш газодинамическим методом; разработать методы и средства диагностики параметров i сверхзвуковых гетерогенных и гомогенных потоков, так и теплофизических свойс покрытий; - исследовать характер течения гетерогенной смеси в микроканал (ускорителях) большого удлинения с учетом нарастания пограничного слоя; - разработг упрощенную математическую модель до - и сверхзвуковых течений гетерогенных потов в микроканалах (ускорителях) большого удлинения с учетом межфазного теплообмена; исследовать эксперимента^ гетерогенного потока на преграду, - сформулировать научн основы закономерностей формирования покрытий с учетом процессов тепло -массообмена в зоне высокоскоростного взаимодействия частиц с подложкой. Практическая ценность и реализация результатов работы состоит в том, что результатам исследования: - разработана принципиальная схема, создана и апробирова лабораторная установка для синтеза разнофункциональных покрытий на металлические неметаллических поверхностях; - разработаны основы НТГДМ - технолог, формирования разнофункциональных покрытий;- составлен алгоритм и разработа программа расчета элементов газодинамического траста и течения сверхзвуков! гетерогенных потоков для целей проектирования промышленного оборудования; разработаны и апробированы методы и средства диагностики параметров гомогенных гетерогенных сверхзвуковых потоков и теплофизических свойств покрытий; - результат работы внедрены в Научно-производственном центре «ДИАРИМ-АБ» Московская обл., ООО «Промышленный центр», г. Саранск, Республика Мордовия, в учебном процес МАИ, что подтверждено Актами о внедрении. Результаты были использованы п] выполнении грантов РФФИ в 2007 и 2008 г.

Положения, выносимые на защиту: - анализ газотермических методов альтернативного им НТГДМ; - физическая сущность НТГДМ и способы его реализации; методы диагностики параметров высокоскоростных гомогенных и гетерогенных потоков теплофизических свойств покрытий; - общая и инженерная математические моде; расчета градиентного течения и межфазного теплообмена неизотермической гетерогенш смеси в каналах (ускорителях) удлиненных форм; - инженерная математическая моде: расчета газодинамики и теплообмена при натекании сверхзвукового гетерогенного пото: на преграду; - механизм взаимодействия высокоскоростного гетерогенного потока

поверхностью;- алгоритм оценки температур частицы и подложки в зоне удара; - анализ влияния разных факторов на эффективность формирования покрытий. Достоверность полученных результатов обуславливается большим объемом роведенных экспериментов с использованием современных методов и средств водинамической и теплотехнической диагностики. Достоверность данных теоретических ^следований подтверждается убедительной корреляцией с результатами экспериментов. Личный вклад автора. Основные экспериментальные и теоретические результаты работы элучены в лаборатории кафедры «Авиационно - космической теплотехники», олыдинство представленных конструктивных решений, все представленные в работе сспериментальные и расчетно-теоретические исследования, обработка и анализ элученных результатов выполнены лично автором.

пробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы жладывались на заседании кафедры "Авиационно-космической теплотехники" МАИ, на 1учном семинаре ведущей организации «Сибирский государственный аэрокосмический шверситет СибГАУ», г. Красноярск, на 5-ой и 6-ой Международных конференциях Авиация и космонавтика - 2006 и 2007», г. Москва.

убликации. Основные результаты работы отражены в пяти статьях, опубликованных в урналах: «Вестник МАИ», "Современные проблемы науки и образования". Изд-во 'оссийская Академия Естествознания», в тезисах четырех докладов на Международных шференциях «Авиация и космонавтика - 2006 и 2007» и двух научно-технических ■четах по теме диссертации при выполнении грантов РФФИ.

груктура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и 1ВОДОВ. Объем работы составляет 168 страниц, включая 44 рисунка, 13 таблиц, список яользуемых литературных источников из 156 наименований.

Содержание работы

введении обоснована актуальность работы, ее практическая значимость, ^анализированы вопросы защиты конструкций путем нанесения покрытий ютермическими методами. Сформулированы цель и задачи исследования первой главе на базе основных положений физической химии проанализированы инципы формирования защитных покрытий. Выполнен сравнительный анализ несения покрытий газотермическими методами. Обоснован выбор НТГДМ, как ьтернативного традиционным газотермическим методам. Определены его основные ракгеристики. Приведены технологические преимущества метода.

| второй главе рассмотрены физические основы НТГДМ. Описан механизм рмирования покрытий. Отмечено основное преимущество метода, выражающееся в пользовании высокого уровня кинетической энергии частиц, в то время как, температура герогенного потока существенно ниже температуры плавления частиц. Представлена ок-схема реализации НТГДМ - технологии. Проведен анализ возможностей НТГДМ -шологии, перечислены межотраслевые области перспективного применения. Дано исание схемы лабораторной установки.

Предложены основы диагностики сверхзвуковых гетерогенных потоков представлены результаты исследования механических и теплофизических характерно разнофункционапьных покрытий. В качестве примера на рис.1 и 2 приведены схе используемого в работе оборудования для определения температуры поверхно покрытий и степени их черноты.

т iJ.fi п о

Рис. 1. Елок - схема системы измерения температуры покрытия: 1- генератор сверхзвукового потока плазмотрона, 2 - шторка; 3 - образец с покрытием, 4 - оптический приемник, 5 - волоконно -оптический световод, 6 - монохроматор; 7 -фотоэлектрический приемник, 8 - электронный осциллограф, 9 - аналого-цифровой преобразователь, !0-принтер, 11 - магазин сопротивлений, 12 -осииллогоаб

1 ¿г'\1/ 2У ЗУ

4- 5/

Рис. 2. Схема установки для определения степени черноты покрытия: 1- исследуемый образец с покрытием, 2- стенка черного тела, 3-водяной калориметр, 4- экраны, блокирующие излучение, 5- электроды источника питания, 6-термопары водяного калориметра.

Разработан алгоритм испытания термостойких и жаропрочных покрытий газодинамических стендах в высокотемпературных сверхзвуковых химически агрессивн потоках. Предложены и апробированы методы и средства диагностики теплофизичеа параметров покрытий. Схемы газодинамического стенда для испытаний приведены рис.3

Рис. 3. Схема экспериментальной установки: 1 - рабоч; камера стенда с плазмотроном, 2 модель с цилиндрическ образцом, 3 - сопло - анод, 4 - магнитная катушка, 5- кор плазмотрона; б- катод,7 - подача воды, 8 - электрическая дуга,9 - вихревой слив воды, 10- высокотемпературный газовый поток, типы исследуемых моделей: а, б

В главе 3 представлены разработанные физическая и математическая моде расчета установившихся гетерогенных течений в профилированном кана газодинамической установки. Приведен алгоритм решения. При математическом описан гетерогенного течения приняты следующие допущения: на входе в газодинамическ тракт стенда скорости и температуры фаз одинаковые; течение гетерогенной смеси тракте стационарно; геометрия тракта обеспечивает применимость квазиодномернс приближения; при описании межфазного теплообмена и трения испопьзоваль критериальные зависимости, применяемые в широких диапазонах чисел Маха

Рейнольдса; взаимодействие частиц со стенкой тракта либо отсутствует, либо происходит без обменамассой, энергией и импульсом.

Система уравнений, соответствующая данной физической постановке имеет

вид:

уравнение неразрывности д(с,-д-и,) _ 0? (1)

дх

равнение движения с о > (2)

с!х ск

где для газовой фазы и, = и(х), а для твердой фазы и, = к (х); п,*,- " ^^ ~сила аэродинамического сопротивления, Сюр-

коэффициент аэродинамического сопротивления сферических частиц.

равнение энергии сои —д^1^'"') + о > (3)

' " '2 ,1 &

где для газовой фазы кон - тепловой поток межфазного конвективного теплообмена в единице объема гетерогенной смеси, представляет уравнением конвективного теплообмена Ньютона. Система уравнений решалась на ЭВМ численным методом для соответствующих граничных условий.

В работе предложен упрощенный алгоритм расчета течения гетерогенной смеси в каналах при наличии межфазного теплообмена, базирующийся на использовании интегральных соотношений второго закона механики Ньютона. В газодинамическом тракте стенда Б^р не будет оставаться постоянной. Поэтому вся длина газодинамического ракга стенда разбивается на ^элементарных участков длиной Ъ„ на каждом из которых ^аэрл считается величиной постоянной. Расчет ведется по следующей системе уравнений: асчет ускорения частицы ар1 производится с использованием 2-го закона механики

т> /

[ьютона: а , = «чу , (4)

»

асчет времени Т; пролета частицей элементарного участка длиной Ь-, существляется с спользованием формулы для равноускоренного движения:

4=^,,-г, + (5)

2

асчет скорости Уру, частицы в конце расчетного участка осуществляется по формуле:

а,Т>- (6) скорость частицы на входе в расчетный участок, I;- время пролета частицей асчетного участка, рассчитывается с использованием соотношения (5). Расчет параметров роводится для каждого Ьго участка газодинамического тракта, при этом параметры астицы на выходе из участка являются исходными для расчета последующего участка.

Алгоритм расчета межфазного теплообмена в гетерогенном потоке.

Решение задачи межфазного теплообмена в гетерогенном потоке сводится к вхождению закономерности изменения температуры частиц Тр по длине тракта.

Алгоритм расчета теплообмена в движущейся неизотермической гетерогенной сре строится на базе постулата первого закона термодинамики, записанного для твердс термодинамического рабочего тела (частицы). При этом учитывалось, что в НТГД1 технологии частицы при ускорении в канале не претерпевают фазовых переходов. Тог

г„

имеем: о ,-к .т = т \ с -¡¡Т, (

"(СОн,/ 1 бок.р Ч '"р 4

где - конвективный тепловой поток, на единицу боковой поверхности частицы Р& массой тр за время г, пролета частицей ¡-го расчетного участка длиной Ь|. Соглас закону конвективного теплообмена Ньютона ql<oн; представляется в виде:

- Тр/), (

где Тгаз! - температура газа-носителя на длине расчетного ¡-го участка длиной т + т

г = -И_'±1- средняя температура частицы на длине ¡-го участка, а,- коэффицие

и 2

теплоотдачи на расчетном ¡-ом участке, ср ! - удельная теплоемкость материала части; при средней температуре Тр1.

Уравнение (7) принимает вид: = 1

Коэффициент теплоотдачи а, между газовой фазой и частицами определяется критерия Нуссельта, который для частиц микронного диапазона представляет критериальным соотношением типа: т! = 2 + 0,03Ке„/'5"Рг„/'"+ О.ЗбИе,,/'58?^0-356, (:

где критерий Рейнольдса^е ( = р"ая" (""•'" _ критерий Прандгля Ргк( = —, ¿р

¿и... а»;

диаметр частицы.

Из уравнения (9) следует: т = ____—-——> ('

где - температура частицы на предыдущем расчетном участке. Поскольку

выражении (11) все параметры зависят от искомой температуры поверхности,

расчет Тр проводится методом последовательных приближений.

Результаты расчета с использованием общей и предложенной' упрощен! математическими моделями изменения скорости газа-носителя и^, а также Ур температуры Тр твердой фазы по длине ускорителя приведены на рис.5. Газовая фа воздух, твердая фаза - частицы А1 ё=40 мкм. Форма ускорителя - коническое со1 Лаваля. Видно удовлетворительное соответствие результатов расчета по общей приближенной моделям. Из приведенных данных также следует, что максимальный те нагрева частиц реализуется в докритической части сопла, т.е. в области максималы температуры и плотности газа-носителя. Кроме того, на интенсивность нагрева частиц) докритической части сопла сильное влияние оказывает то обстоятельство, что частни

аходятся в этой области достаточно долго, вследствие малой относительной скорости вовой ига и твердой Ур фаз (кр.1 и 3, рис.5).

Рис. 5. Сравнение данных расчета изменения скорости иг„ и температуры Т„, газового потока, а так же скорости Ур и температуры Тр частицы из А1(1, =40 мкм по длине ускорителям - скорость газовой фазы - общая математическая модель, 2 -температура газовой фазы, 3 - скорость частицы из А! -общая математическая модель, 4 - температура частицы из А1 - общая математическая модель, "-упрощенная модель.

Течение гетерогенной смеси в микросоплах с большим удлинением

Из задач, которые приходится решать при формировании защитных покрытий ТГДМ - технологией, следует выделить две проблемные, играющие определяющую роль получении покрытий высокого качества. Таковыми являются: - формирование течения гетерогенной смеси в микросоплах с большим удлинением; -взаимодействие высокоскоростной частицы субмшронного диаметра с твердой оверхностью.

Решение первой задачи связано с динамикой ускорения твердых частиц, ормирующих покрытие. Скорость частиц определяет важнейшие технико-экономические эказатели технологического процесса нанесения покрытий, такие как качество покрытия, эоизводительность, коэффициент использования порошка.

В установках применяются удлиненные ускорители с малыми площадями зитических сечений (сЦ = 1...5 мм). Относительное удлинение таких каналов может ¡меняться в широких пределах (Ь/й^, = 50...200).

Основная особенность течений вязких газов в соплах удлиненных форм ¡ключается в том, что образовавшийся на поверхности стенок канала пограничный слой 'щественно уменьшает фактическое проходное сечение сопла по сравнению с расчетным, жнологическим сечением. Это снижает массовый секундный расход потока, т.е. его юрость. Поэтому появилась необходимость оценки влияния пограничного слоя на шамику течения гетерогенной смеси в каналах удлиненной формы. При проведении 1Кого анализа принимался ряд допущений. Вследствие малости размеров частиц перепад мпературы в их объеме не учитывался. Кроме того, считалось, что вязкостные эффекты, >торые, зависят от температуры поверхности, в связи с низкими уровнями величин мпературы частиц не оказывают существенного влияния на аэродинамическое »противление частицы.. Это позволило при анализе рассматривать динамическую и яловую задачи, как две независимые. В такой постановке алгоритм расчета параметров >тока вязкого газа был составлен на базе использования классической модели плоского »граничного слоя. При этом динамическая задача представлялась системой интегро-1фференциальных уравнений импульса и толщины вытеснения. Исходными данными для ¿счета являлись параметры газа в форкамере ускорителя рк, Тк и геометрические размеры

сопл. В таблице 1 приведены некоторые результаты расчетов. Для сравнения в табли последние две строки представляют данные других авторов.

Таблица 1.

Йкр Мср.фак Мср.р Йср.ф/Йсрр Мср.„

мм мм - - - - -

3,5 12,2 3,45 б.ЗхЮ1 4,14 0,71 -

4,5 9,5 2,55 4,36x10' 3,05 0,84 2,48

4,5 9,5 2,67 5,19х105 3,05 0,845 2,6

2,72 12,65 3,87 1,2x105 4,8 0,67 -

4,72 12,65 2,84 1,27x105 3,58 0,71 -

Проведенные расчеты показывают, что в коническом сопле с йкр—1 мм пограничш слой смыкается на расстоянии Ь = 10... 12 мм от критического сечения и дал устанавливается турбулентное течение. При увеличении <1^ до 2 мм пограничный СЛ' смыкается уже на расстоянии Ь = 100...120 мм. Данное обстоятельство существен усложняет применение микросопл в технологических установках. Их проектирован необходимо осуществлять с учетом нарастания толщины пограничного слоя вдоль стен ускорителя частиц. На рис. 6 представлены результаты расчетов и измерен] относительной скорости частиц алюминия в сопоставлении с результатами данных друп авторов. В экспериментах применялись промышленные порошки с дисперсностью <5р 5...50 мкм. Скорость газового потока варьировалась в пределах ит = 200...1200 м. Здесь з наложены результаты машинного эксперимента на ЭВМ, проведенного в МАИ ] изложенной выше методике.

Ур

и газ 0.8

1ч

л Ь

"" ла

о \

V-—I-

° с

Рис.6. Изменение относительной скорости частицы от безразмерного комплекса параметров: Ьдоп -длина ускорителя, р, - давление в расчетном сечении

ускорителя,_расчет других авторов, Д -

эксперимент других авторов; О - результаты данной работы Сг = 0,5, • - результаты данной работы 1,0.

10 МХ*-^)

При С{ =1,0 наблюдается хорошая корреляция результатов, влияние нарастай пограничного слоя на уменьшение игаз составляет порядка 16% и на Ур до 20%.

Газодинамика и математическая модель при натекании сверхзвуково. гетерогенного потока на плоскую преграду. Газодинамику течения сверхзвуково: гетерогенного потока над поверхностью тел разных форм при реализации НТГДМ технологии можно классифицировать как задачу натекания сверхзвуков! осесимметричной гетерогенной струи конечных размеров на плоскую стенку. Схе? течения представлена на рис. 7. В общем случае задача двухмерная, так как при перехо,. через отошедшую ударную волну и сжатый слой, вектора скоростей газовой и твердой ф

еняют направление. В работе предлагается приближенный подход к решению данной щачи, позволяющий рассчитать параметры частиц непосредственно перед ударом о оверхность, т.е. на начальном участке свободного гетерогенного потока от среза сопла до парной волны. Этот участок определяется координатой вдоль оси потока Хс= Н—Ь(риа 7).

7 2 3 14 8 гкя

— - -----— в« Рис.7. Схема течения сверхзвукового

гетерогенного потока на участке Н от среза сопла до преграды: I - ударная волна, 2 - висячий скачок уплотнения, 3 - отраженный скачок уплотнения, 4 — граница поворота потока, 5 - внешняя граница потока, 6 - траектории частиц, 7 -сопло, 8 - преграда, h - толщина сжатого слоя, а«,- начальная угловая координата отраженного скачка, рмч= фмч - угловая координата висячего скачка, <р- текущая угловая координата поворота потока

н 53

Газодинамика течения гетерогенного потокау поверхности стенки описывается уравнениями [равдгля-Майера. Система уравнений, представленная в работе, позволяет рассчишь угол поворота жрогенногоштока У ввкда:

у = a -j-{am +л„), (12)

це а - текущий угол распространения малых возмущений в потоке.

Решение системы осуществляется с использованием параметров гетерогенного отока на срезе сопла, полученных из расчета по алгоритму, изложенному выше. Расчет елся методом итераций от среза сопла до ударной волны (сечение Хс рис.7), которое ассчитывалось с использованием соотношения:

Х,=- 0.HSd^M^Jkn - О.Ш.^ехр

-1,73-

(13)

де ёср и Мер - диаметр и число Маха на срезе сопла; п = рср/р„; рн - атмосферное давление.

Параметры газа за прямым скачком уплотнения, вследствие того, что параметры астиц при переходе через ударную волну не претерпевают разрыва, определялись оотношениями Ренкина - Гюгонио. В работе представлен алгоритм расчета параметров астиц (их скорость, температура, а также распределение в сверхзвуковом гетерогенном отоке). Он включает несколько последовательных этапов:- расчет распределения короста ит(х) и давления р(х) газовой фазы по длине канала; - из соотношения (13) пределялась координата Хс отошедшей ударной волны; - решалась система уравнений 'енкина - Гюгонио и определялись параметры газовой фазы за ударной волной, 'езультаты расчета скоростей газовой и твердой фаз перед ударной волной приведены на ис. 8.

v, 1200

BOO

—г-н

\'1

! :

\J

Рис& Зависимость скорости пазовой твердой Ур фаз на срезе от степени расширения сопл -скорость газовой фазы, 2 - скорость частицы диаметром 20 мкм, 3- скорость частииы диаметром 40 мкм

Модель расчета инерционного движения частый сверхзвуково гетерогенного потока через ударную волну и сжатый слой

Задача решалась при допущениях, сформулированных Стерниным Л.Е.: отошедш ударная волна плоская; плотность газа, его температура и градиенты скорости в сжат« слое постоянны; коэффициенты релаксации скорости и температуры частиц постоянны равны значениям, вычисленным по параметрам газа и частиц после прохождения ударн( волны и сжатого слоя.

Из уравнения неразрывности получим выражение для поля скоростей газовой фа:

за плоской ударной волной: и{х) = и „(1 -Х/Л у(у)= и'<" 2-, (1

\ / щ (у + 1)И

где х и у - текущие координаты, И - см. рис.7, у = 0 для плоского и у = 1 д: осесимметричных случаев. При этом у = угоах = К.ст - радиус потока перед ударной волной. Уравнения движения и энергии для частиц:

уравнения движения

Хр = фу

Ь

"п» у .(тг+1) ь;

(1-

(К

начальные условия: х - Ур при т=0, хр = 0, ур = Ур у при т=0 -, при т=0, у= при т=0

уравнениеэнергии Тр = <рт_р- Тряп) (1"

при следующих начальных условиях: Тр=Трнач, при т=0. Система координат дх сформулированной задачи приведена на рис.9.

Рис. 9. Схема течения гетерогенной смеси в сжатом слое: 1 - линии тока газа, 2- траектории частиц, 3 -вектор скорости газа и„ц, 4 - вектор скорости частиц , ур - поперечные координаты частиц.

Решения дифференциальных уравнений (15) и (16)имеют вид: по направлению X

* -V" -Ч» 2

1±.1

Аит

по направлению У

' Кг' К) температура частицы:

Кг' К

Тр = Ттаг- (Т^-Г^оср(^)

(18

(19 (20)

Коэффициенты Оу.р и фТр в уравнениях (18...20) зависят от режима обтекания частицы потоком газа-носителя и определяются соответствующими соотношениями.

Из анализа соотношений (¡8), (19) и (20) следует, что в общем случае возможны несколько режимов, которые могут реализоваться при нанесении покрытий, а [емпература частиц Тр монотонно стремится к температуре газа в сжатом слое. На том факте строятся научные основы НТГДМ-технологии формирования покрытий.

Подробный анализ выявления условий, при которых возможна реализация тех или ных режимов проводится в соответствующих разделах работы. Здесь же следует гметить: расчетами установлено, что частицы, например, из А1 диаметром с! < 2 мкм осле прохождения ударной волны откланяются от первоначальной траектории, т. е. не остигают поверхности и не участвуют в формировании покрытий. Частицы 2 <с1< 5 мкм остигают поверхности, но не формируют покрытие вследствие потери кинетической зергии в результате сильного торможения при прохождении ударной волны и сжатого тоя.

В главе 4 представлена физическая модель взаимодействия сверхзвукового гтерогенного потока с твердой поверхностью. Этот механизм интегрирует комплекс изико-химических процессов, включая пластическую деформацию частиц и подложки, х нагрев, а также возможные химические и фазовые переходы материалов частиц и одложки. Из комплекса указанных процессов необходимо особо выделить два пределяющих - проникновение высокоскоростной . частицы в подложку, гаровождающееся их пластической деформацией, нагревом, а также возможным жальным изменением агрегатного состояния материалов частицы и подложки механическое взаимодействие), а также сильное контактное взаимодействие, роявляющееся в образовании прочных связей.

В процессе удара высокоскоростной частицы о твердую поверхность, уравнение шанса энергии в момент удара представляется в виде:

Екин.р~Ццеф.р"^Едеф.ПОд"НЕнаг,р+Енаг>ПОд (21)

В первом приближении для оценки величины потребного для формирования экрытия уровня кинетической энергии частицы, используем гипотезу, считая, что не вся шетическая энергия, приобретенная частицей при ускорении, затрачивается на ее нагрев фазовыми переходами.

В этом случае имеем: V2п= кт

]ср-с!Т + Я„

(22)

1е кад — коэффициент аккомодации, учитывающий долю кинетической энергии частицы, ;решедшей в тепловую, остальные параметры общепринятые.

Проведенный в работе анализ уравнения (22) позволил установить две предельные сорости, при которых процесс формирования покрытий не возможен. Первая из них гализуется при упругом ударе частицы о поверхность и названа первой критической соростыо Ур кр. Вторая критическая скорость Ур" кр представляет скорость частицы, при ■»торой твердая поверхность начинает разрушаться (процесс механической эрозии) при

бомбардировке частицами ее поверхности. При формировании покрытий НТГД1 технологией, практический интерес представляет оценка скорости удара частицы диапазоне Ур',< Уркр < У^. С этой целью в работе проведен анализ и составл алгоритм расчета скорости одиночной сферической частицы, ускоряющейся в потоке га: носителя. Показано, что уровень скорости ^ кр частицы зависит от ее формы, тер\ газодинамических параметров газа-носителя в ускорителе, рода материалов частиц положки, их теплофизических свойств и др.

Кинетика взаимодействия частиц с подложкой. Механизм взаимодейств частиц с основой и между собой условно разделен на три последовательные стадии:- уд твердой частицы о подложку(образование физического контакта); -активизац контактных поверхностей и химическое взаимодействие материалов с образованием связ на границе; - объемные процессы динамические и тепловые в зоне контав (теплопроводность, динамическая диффузия и др.).

Известно, что адгезионные свойства металлических покрытий возрастают линей вплоть до скорости частиц 600 м/с. При дальнейшем увеличении скорости частиц кинетическая энергия становится столь значительной, что сильно изменяет механи контактного взаимодействия частицы с подложкой. Адгезия покрыта возрастает уже по ба сильной, нелинейной зависимости.. Это объясняется увеличением напорного динамическо давления Рлн = > которое играет важнейшую роль в активировании процес

взаимодействия частицы и подложки. Экспериментально установлено, что увеличен динамического давления от 1МПа до 7МПа, понижает энергию активации материала 20...30%, что значительно улучшает качество покрытия. Это можно объяснить активаци поверхностей материалов в зоне контакта при ударе. Известно, что все атои приповерхностных кристаллических решеток, охваченные полем упругих искажен (полем дислокаций), энергия которых достигла или превысила некий потенциальш барьер, проявляют высокую активность. Это является главной причиной их химическо взаимодействия с атомами других даже разнородных металлов. Такие соединен образуется в локальных местах выхода дислокаций на поверхность, где возникают цент] очагов химического соединения, в нашем случае, наносимого покрытия и основы.

Динамика удара твердой частицы о поверхность. При скоростях частк достигающих значений Ур=600.. 1200м/с, динамическое давление в зоне контакта мож достигать максимальных уровней, порядка ~104МПа, что значительно превосход предельные значения механических свойств большинства металлов.

Механическое дробление частии при ударе При нанесении покрытий НТГД1 технологией соударение высокоскоростных частиц с подложкой приводит к их взаимной сдвигов деформации, активизации сопряженных поверхностей (включая очистку поверхности от окисньи других пленок), физическому взаимодействию за счет высокого напорного давлега Теплофизические и акустические процессы вызывают деформацию и дробление исходных част при ударе, т.е. повышают степень дисперсности порошка в покрытии. На рис.10 представлен ф'

юбления частиц при ударе о подложку. Образование мелкодисперсных частиц при ударе юсобствуег уменьшению пористости покрытия, улучшая их качество.

КГ"

<S4 48 32 1(5 О

■2'-

Рис.10. Изменение дисперсности частиц железа при ударе:! - в исходном порошке, 2 -в покрытии, после удара о подложку.

1_1 М11.М

Изменение механических свойств материала частиц при ударе Уровни •шамического давления при соударении частиц из разного рода металлов с подложкой плав Д16) приведены в таблице 2. Скорость частиц в момент удара V,, = 600 м/с

Таблица 2

Давление в пятне контакта при соударении частиц с подложкой

Материал частицы Fe Со AI Zn Си Ni

Давление, ГПа 13,81 12,76 5,11 7,93 10,0 12,7

Все приведенные в таблице2 значения давлений превышают величину предела :кучести Гюгонио для указанных материалов. Уровни динамических давлений при >ударении столь высоки, что в процессе удара осуществляется деформационное 1рочнение материала частицы (см.таб. 3). Обнаруженное повышение микротвердости зкрытая, синтезируемого НТГДМ-технологией, сохранялось после их продолжительного гжига при температурах, превышающих температуру рекристаллизации.

Таблица 3

Значения микротвердости исходных материалов порошков и покрытий

Материал порошка Микротвердость материала порошка, МПа Микротвердость покрытия, МПа Отношение микротвердостей, %

Zn 400 650 163

AI 300 550 183

Си - 600 1000 167

Cr 1150 2900 252

Обнаруженная стабильность, по-видимому, обусловлена не сверхбыстрым (лаждением частиц в момент формирования покрытия, а характером ударно-волновых »действий. В покрытиях, созданных НТГДМ-технологией, эффект упрочнения 5наружен не только на материале покрытия, но и на материале подложки. Это эдгверждается результатами механических испытаний стандартных медных образцов без экрытия и с покрытием из карбида ниобия NbC толщиной 40мкм при температуре идкого водорода (20К) и нормальной температуре (300К). Результаты испытаний эедставлены в таблице 4.

Отмеченное положительное влияние тонких покрытий на статические фактеристики, определяются динамикой удара, являющегося неотъемлемой вставляющей процесса формирования покрытий НТГДМ-технологией.

Таблица 4

Результаты испытаний на статическую прочность стандартных медных образцов

Род Температура Предел Предел Модуль Относительное

образца испытаний прочности текучести упругости удлинение

- К МПа МПа ГПа %

без 20 376 127 100 80

покрытия 300 288 86 98 85

с 20 448 328 157 47

покрытием 300 440 317 154 49

Уравнение баланса энергии в зоне удара частицы с подложкой. В символ уравнение баланса энергии в зоне удара представлено в форме (21)

В работе раскрыта физическая сущность и представлено математическое описан каждого из членов этого уравнения.

Кинетическая энергия частицы в момент удара: £„р = 0,5 -V7р. (2

Энергия деформации частицы. Процесс деформации частицы сопровождается сжати частицы и ее растеканием по поверхности подложки. Такой подход позволил вывес зависимость для оценки Едеф.р в виде:

(1- с) , (2

гдеЕ = степень деформации частицы при ударе, 2а и 2Ь - большая и малая о

сфероида, соответственно.

Энергия деформации подложки. Величина этой энергии определяется дву] факторами: глубиной проникновения частицы в тело подложки Ьсеп, и сш сопротивления сжатию материала подложки Р^р. Е&фтд = Ртгч,' ^агм ■ (2

Для оценки величины 11сегм использовался метод определения твердости материалов 1 Бринеллго со сферическим ударником. Такой подход позволил получить зависимость д

расчета Едеф.пад в виде: ~ ^^с^.^р'^р ■ (2(

Энергия нагрева частицы и подложки. Доли энергии, затраченные на нагревай] частицы Еиаг.р и подложки Екаг под, можно представить в следующем виде:

для частицы = т(,рхср{К,р- .... (2'

где т1-р. -доля прогретой массы частицы за время удара т, Тг среднемассовая температу] прогретого участка частицы, Ср - удельная теплоемкость материала частицы при Ти ^оч, р- температура частицы до удара;

ДЛЯ ПОДЛОЖКИ К^гм»- т1.п°д Х СШ (Тт,»од - Тначш) . (2

где шТ ПОД1- доля прогретой массы подложки за время удара т, Тг!1й- среднемассов;

Е, + - 7Г(1 X СТТ

йеф.р ' р 7

„ 2 Ь2, 1+а ,,

2а +—!п- - ¿Г,

а 1- а

мпература прогретого участка подложки, спод - удельная теплоемкость материала

дложки при температуре Тг подя, Т11ач.подл.- температура подложки перед ударом.

В работе с использованием теории нестационарной теплопроводности твердых тел лучены зависимости для оценки прогретых масс как частицы, так и подложки, где время

о> „

«такта:

(29)

'т.р-

предел текучести твердой частицы, апй поверхностного натяжения

(сплавленной частицы, - радиус частицы, У0-р - скорости частицы в момент удара, £г -елени деформации частицы (определяется экспериментально).

этом случае, соотношения для расчета доли масс частицы и подложки прогретых за >емя удара, в окончательном варианте принимают вид: 1я частицы мг 6 - 1лКд ■ о,- 56)• р}

тя подложки

г, подл

яК. -5 , Зй + 8 , | р , р подл\ сгг. подлI подл

Уравнение баланса энергии в окончательном виде

_ 2 Ь . 1 +а ,2

2а1 + — 1п- - *Г

а 1 -а

(1- е,

(30)

(31)

(32)

^ак.р ^ г.поОл ^пойя^'х,подя " ^нач.лод» )

равнение (32) позволяет рассчитать температуры частиц и подложки зоне контакта при царе. При этом должны быть известны: дисперсность порошка, род материалов порошка подложки, их теплофизика и механические свойства, скорости частиц в момент удара о

одложку Ур, степень деформации частиц порошка £р. Локальные средние значения

емператур частицы Т и подложки Тг подл не равны друг другу, однако различие между

ими незначительно в связи с тем, что время удара мало - туд = 10"б...10'7с. Поэтому в

нженерных расчетах следует принимать Тт р и Тт падл.

Результаты оценки по уравнению (32) изменения температуры частицы из алюминия ¡иаметром ¿р и подложки из меди сведены в таблицу 5. При расчете, скорости частиц и тепень их деформации брались из эксперимента.

таблица 5.

Значение параметров взаимодействующей пары: частица А1, подложка Си

Диаметр Скорость Степень Мех. Время Тегаоемкооь Теплоемкость Твердого. Изменение

чэспиы частиц леформ. СВ0ЙПЕ2 >дара час-шш подложки ПОДГСОЖХИ температуры в

4> Ур °ч> Сщяп поБрюнелто зоне удара

Н,

м м/с - Па С Дж/кгК Дж/кгК МПа град

5-10° 410 0,701 6,37-10' 1,49-10'' 929 400 400 230

5-Ю"5 508 0,598 6,37-10' 1.27-10*' 929 400 400 323

5-Ю"5 615 0,503 6,37-10' 1,1-10'' 929 400 400 470

5-10"5 1000 0,6 6,37-10' МО'6 999 400 400 1770

Таким образом, определение значений указанных выше температур сводится решению задачи газовой динамики и теплообмена при течении в канале с болы скоростью неизотермической гетерогенной смеси.

В главе 5 проведен анализ влияния параметров сверхзвукового гетерогенн потока на эффективность процесса формирования покрытий. В качестве крите] эффективности выбран коэффициент использования порот

<р =т /т^ представляющий собой отношение массового расхода порой: сформировавшего покрытие, к массовому расходу порошка, выданного дозатором.

Влияние температуры и давления гетерогенной смеси в форкам< ускорителя. На первом этапе расчет скорости газа-носителя по длине ускорителя дая сс Лаваля с геометрий d^/d,, = 0,25 и 1Др = 70, проводился с применением обшей и приближен! математических моделей для случая изоэнтропического течения. Параметры газа-носит в форкамере составляли: температура газа 700К, давление газа 2,8 МПа. Результг расчета представлены на рис11. Видна удовлетворительная корреляция результа-расчета по общей и приближенной математическим моделям. Результаты расчета измененге сверхзвуковом участке сопла скорости и температуры часшц из алюминия dp =40 мкм в зависимосп давления в форкамере р* при фиксированном уровне температуры Тк приведены на рис 12.

1

0_0:

v,."/.

т, .к

«ю

3.

f

1

-о.з I. о.г а/ « р*. м1

Рис. 12. Изменение скорости Ур и температуры Рис. 11. Изменение скорости газа-носителя частицы от давления р, в форкамере п

по длине сопла: 1 - коническая форма сопла, 2 - фиксированной температуре Т* : 1- изменение скоро!

форкамера, 3 - расчет по теории изоэнтропического частицы V, при температуре газа форкамере Т.= 600 К,

течения, 4 - О - расчет по упрощенному алгоритму изменение температура частицы Тр при температуре газ<

форкамере Т,= 600 К., эксперимент с использовани автоматизированного комплекса ЛДИС

Из приведенных данных следует, что для рассматриваемого случая увеличение слабо влияет на изменение скорости частиц Ур (кр.1 рис12) и практически не вызыв. заметного повышения температуры частицы (кр.2 рис12). При этом экспериментальн данные удовлетворительно (с погрешностью 5...7%) коррелируются с расчетными.

На рис. 13 представлены расчетные и экспериментальные данные изменения УР и частиц в зависимости от роста температуры в форкамере Тк при фиксированном урог давления рк. Видно, что вариация температуры смеси оказывает заметное влияние как изменение скорости частицы, так и на увеличение ее температуры. Например, увеличен температуры смеси в форкамере на 36% вызывает рост скорости частицы на 17,5 Аналогичное влияние оказывает изменение температуры смеси в форкамере на рс

гмпературы частицы. Например, увеличение Тк на 36% вызывает рост температуры частицы на 22% на длине сверхзвукового участка сопла.

V» ,М/сг

Тр .К

600

а

Рис, 13. Изменение скорости Ур и температуры Тр частицы от температуры Тк в форкамере при фиксированном давлении Р„: 1 - изменение скорости частицы при давлении в форкамере р. = 2,0 МПа, 2 -изменение температура частицы Тр при давлении в форкамере р, = 2,0 МПа, • - эксперимент с использованием автоматизированного комплекса ЛДИС

Влияние температуры в форкамере на коэффициент использования порошка Влияние температуры в форкамере Тк на коэффициент фр исследовалось кспериментально. Покрытия наносились двумя типами алюминиевых порошков с исперсностыо 5...20 мкм и 40...70 мкм. При этом превалирующая доля 70% в первом орошке составляла фракция Юмкм.

Во втором порошке с долей 65% составляла фракция 40мкм. Использовалось оническое сопло: dK,/dL;p — 0,25 и L/dcp = 70. Давление в форкамере Рк = 2,8 МПа. 'емпература Тк варьировалась от 400К до 700К. На рисунке 16 приведены кспериментальные данные влияния температуры в форкамере Тк. на коэффициент фр. [оэффициенты фр определялись экспериментально. Из представленных на рис.16 данных ледует, что на величину коэффициента фр сильно влияет как уровень температуры меси в форкамере Тк, так и его дисперсность (см. кривые 1 и 2).

1

4Z.

Рис. 14. Зависимость коэффициента 9р порошка из алюминия от температуры в форкамере Тк прификсированном давлении Рк: точки -экспериментальные данные, линия - аппроксимация эксперимента, 1 - дисперсность порошка 5...20мкм, 2 -дисперсность порошка 40...70мхм

Влияние дисперсности гетерогенной смеси на коэффициент фр_На рис.15

редставлены экспериментальные данные по исследованию влияния дисперсности на оэффициент фр. Параметры гетерогенной смеси в форкамере выдерживались остоянными и равными: давление рк = 2,8МПа, температура Тк = 700К.

I к

I

ч

i о- _

Рис. 15. Зависимость коэффициента <рр от диаметра частиц dp в монодисперсных порошках

В эксперименте применялись порошки из алюминия с превалирующими фракцш ~ 10 мкм, -15 мкм, ~ 20 мкм, ~25 мкм, -30 мкм, ~35 мкм, ~ 50 мкм, ~70 мкм и ~ 100 м Анализ полученных данных показал, что коэффициент <рр для порошка из алюминия им оптимум. Его величина может достигать уровня ~ 100% при указанных выше парамет] гетерогенной смеси в форкамере. Очевидно, различие фр для разных порошков объясняе тем, что частицы порошка меньшей дисперсностью, ускоряется в сопле до более вы«» скоростей, чем частицы с большей дисперсностью. Например, для условий экспериме! частицы диаметром 10 мкм имели скорость на срезе сопла Vp = = 900 м/с, в то время i частицы с dp = 40 мкм всего 650 м/с. С такими скоростями частицы достигают ударн волны и сжатого слоя, преодолевая которые, частицы малых размеров меньше тормозя! в отличие от частиц больших размеров. Кроме того, в момент удара о подложку, части малых размеров имеют большую удельную энергию (энергия на ед. площади контакт чем частицы больших диаметров. Поэтому эффективность (коэффициент фр) и качест покрытий при их формировании частицами малых размеров значительно выше, чем д порошков высокой дисперсности.

Влияние профилей сопл Лаваля на эффективность формирования сверхзвуков! гетерогенных потоков. В качестве критерия оценки влияния профилей сопл i эффективность формирования сверхзвуковых гетерогенных потоков был выбран компле: параметров p^ xF^.xF = р^, где ргюа:, плотность газа-носителя, Vwai - скорость газ

носителя, Fj - площадь сечения сопла. Выбор такого критерия обусловлен тем, ч физический смысл комплекса рС0Ш1 представляет некоторую силу, котор; пропорциональна газодинамической силе, действующей в ускорителе на частицу. Зада1 решалась численным методом. Анализировался случай, когда в эксперимен-использовались два конических ускорителя с разными критическими сечениями, к одинаковыми диаметрами их срезов. Так диаметр критического сечения одного из ни составлял d,, ,ф = 2 мм, другого - d2, кр = 3 мм. В обоих расчетных вариантах параметр гетерогенной смеси в форкамерах сопл равнялись: давление рк = 2,0 МПа, температура Тк 700К.

Рис 16. Изменение потенциала ускорения частиц по длине разных конических сопл:1 - сопло с <1^, - 2мм, 2 - сопло с с!«,," Змм

Из приведенных на рис.16 данных следует, что при прочих равных условиях потенциал ускорения частиц в соплах с малым критическим сечением значительно выше чем аналогичный параметр для сопл с большим критическим сечением.

Таким образом, при формировании сверхзвуковых гетерогенных потоков с целью [учения более высокой скорости частиц, формирующих покрытие, необходимо площадь пгического сечения сопла выбирать как можно меньшей.

Влияние расстояния от среза сопла до подложки на проиесс формирования ■рытий Расстояние от среза сопла до поверхности подложки в работе названо 1станцией» нанесения покрытия hpa6. «Дистанция» hpa6 является важным параметром, юделяющим не только эффективность технологии, но и свойства покрытий. На 1станции» реализуется процесс натекания сверхзвукового гетерогенного потока на ¡граду, который определяет скорость частиц в момент удара о подложку. Поэтому :дметом данного исследования являлись две задачи: расчет скорости частиц разных 1метров по длине конического сопла Лаваля и на участке «дистанции» hpa5, периментальное исследования зависимости фр = f(h раб).

Решение первой задачи проводилось с использованием математической модели, вставленной в главе 3. Решение второй задачи проводилось экспериментально с юльзованием методики, изложенной в главе 4. Результат решения первой задачи «зеден на рис.17 в виде зависимости Vp= f(X/H). Численный эксперимент проводился юльзованием частиц из алюминия разных диаметров при вариации h ра0 и следующих >аметрах в форкамере: Рк = 2,8МПа, Тк = 700К.Геометрические размеры сопла ¡ведены ранее.

Анализ результатов численного эксперимента показал, что частицы субмикронного шазона dp < 2 мкм из-за резкого торможения в ударной волне и сжатом слое жтически не достигают поверхности подложки, т.е. не участвуют в процессе рмирования покрытия (см. рис. 17, кр.1). При использовании в технологическом эцессе частиц с размерами 2 < dp < 10...15 мкм изменении скорости заметное, но ;таточное, чтобы сформировать покрытие (см. рис. 17, кр. 2 и 3). Наконец, частицы с dp 5 мкм незначительно теряют свою скорость.

Рис.17. Измененне скорости частиц разного диаметра на длине конического сверхзвукового сопла, ударной волне и сжатом слое: 1 - частица с = 2мкм, 2 - частица с <!р = 6 мкм, 3 -частица с = Л 2мь-м,4 - чаотща с ¿9 ™ 4Омкм, 5 -- ударная волна, 6 -сжатый слой, 7 - подложка, Я - срез сопла, Ьде = 25мм - рабочая «дистанция», Н - расстояние от форкамеры до среза сопла, X -текущая координата от форкамеры до подложки, Г,2',3',4' - скорости частиц после ударной волны.

90 75 60 45 30 15

О 15 30 И

Рис.18 Изменение коэффициента использования порошка фр в зависимости от «дистанции».1 -

дисперсность порошка 5..20мкм, 2- дисперсность порошка 60...80мкм.

%

. ,

1У

2

/

-Эц,

Результаты экспериментального исследования второй задачи приведены на рис. 11 Видно, что увеличение «дистанции» в пределах 10 2 Ь ра6 5 40 мм слабо влияет .. изменение коэффициента использования порошка срр., но дисперсность порошка сил]: 1 влияет на коэффициент фр. Установлено, что эффективность НТГДМ-технологии i; формировании покрытий из алюминия и его сплавов оптимальна, если дисперсно порошков будет изменяться в пределах 3< dp< 20 мкм, а рабочая «дистанция» в преде. _ IOS hpa6< 40 мм. Предложенный в работе алгоритм позволяет оценить эффективно _ технологии для порошка любого рода.

Влияние шероховатости рабочих поверхностей сопла на качество наносим ~ покрытий. Анализ выполнен с использованием как экспериментальных, так теоретических данных. Экспериментальная часть работы представляет coi: демонстрацию факта влияния шероховатости рабочих поверхностей сопла на качест наносимого покрытия. Эксперимент проведен с использованием плоского сопла, выходе з! сечение которого показано на рис. 19, позиции а) и б)

Рис.19. Влияние шероховатости на качество медного покрытия:

а) - стенки сопла гладкие, полированные/ покрытие гладкое

б) - стенки сопла шероховатые/ покрытие шероховатое

а) б)

Качество медного покрытия при использовании в эксперименте сопл с гладкими ' шероховатыми поверхностями несравнимо отличается. Физическая интерпретация выявлен особенности дана в работе с привлечением результатов исследований газодинамики течения и теплообме при обтекании газовым потоком гладкой и шероховатой поверхностей. Она выражается иао^ствент турбулизацией гетерогенного потока шероховатой поверхностью, что ухудшает эффективность проца формирования покрытий. Разработана математическая модель и проведен числент эксперимент для оценки влияния шероховатости стенок на динамику течения гетерогеннг смеси в ускорителе Анализ полученных данных показал, что высота шероховатостей д Юмкм практически не влияет режим течения гетерогенной смеси по длине сопла. Ее: :: высота шероховатостей превышает 10 мкм, то режим течения меняется-, что следу учитывать при формировании покрытий.

Основные выводы по работе

1. Проведен анализ физической сущности НТГДМ. На базе результатов анали спроектирована и смонтирована установка лабораторного типа с широким диапазоне изменения параметров. Отработаны научные основы НТГДМ - технологий нанесеш: разнофункциональных покрытий на поверхности разных форм.

2. Предложены и апробированы методы и средства диагностики сверхзвуковь:_ гомогенных и гетерогенных потоков, а также теплофизических характеристик покрыта'

эдежность методов подтверждена экспериментально и в сопоставлении с данными |угих исследователей.

Разработана общая математическая модель и программа расчета течения гетерогенной 1еси в до- и сверхзвуковых ускорителях при наличии межфазного теплообмена, роведены оценочные расчеты параметров сверхзвукового течения в укорителях разных гафилей (осесимметричные конические, осесимметричные поворотные, плоские и др.). эпоставление расчетных данных с результатами экспериментальных исследований, мученных с использованием ЛДИС, показало удовлетворительное соответствие ¡зультатов.

На базе анализа общей математической модели течения, разработана упрощенная иженерная) математическая модель газодинамики течения и межфазного теплообмена ггерогенной смеси в ускорителях. Сопоставление параметров течения, полученных по эщей и упрощенной моделям, показало удовлетворительную корреляцию. Проведен анализ течения гетерогенной смеси в ускорителях (микросоплах) с большим единением с учетом нарастания пограничного слоя вдоль стенок канала. Отмечено, что чыкание пограничного слоя внутри канала является отрицательным фактором, называющим сильное влияние на термо-газодинамические параметры гетерогенного отока. Определены пути устранения этого фактора.

. Проведен анализ газодинамики течения и межфазного теплообмена при натекании верхзвукового гетерогенного потока на плоскую преграду (стенку). Разработана атематическая модель, описывающая движение частиц при преодолении ударной волны сжатого слоя, образующихся у обрабатываемой поверхности. Получены соотношения ля оценки влияния этих участков на изменение скорости частиц перед процессом юрмирования покрытия.

. Разработана математическая модель процесса взаимодействия высокоскоростных частиц твердой поверхностью. Получено соотношение для оценки длительности удара, вставлен алгоритм расчета параметров в зоне удара частицы о подложку. Проведена ценка уровня динамического давления, реализуемого при ударе, а также величины окальных температур частиц и подложки в зоне удара.

. С целью разработки научных основ НТГДМ-технолоши проведен анализ влияния 'азличных факторов на эффективность формирования покрытий и их качество.

Основные публикации по теме диссертации . Степаненко СЛ., Никитин П.В. Низкотемпературный газодинамический метод юрмирования многофункциональных покрытий на поверхностях конструкций. Доклад на |-ой международной конференции «Авиация и космонавтика - 2006». Москва. 23-26 жтября 2006г. Тезисы доклада. М.:, изд. МАИ, С. 46.

!. П.В. Никитин, С.М. Пророков, Степаненко С.А. Особенности газодинамики и :еплообмена при сверхзвуковом течении гетерогенной среды в микросоплах с большим даинением. Доклад на 5-ой международной конференции «Авиация и космонавтика -!006». Москва. 23-26 октября 2006г. Тезисы доклада. М.:, изд. МАИ, С. 26. 1. П.В. Никитин, А.Г. Смолин, Степаненко С.А. Тепло-массообмен при формировании шнофункциональных покрытий сверхзвуковым гетерогенным потоком. Доклад на 5-ой

международной конференции «Авиация и космонавтика - 2006». Москва. 23-26 окгяб] 2006г. Тезисы доклада. М.:, изд. МАИ, С. 32.

4. Никитин П.В., Степаненко С.А. Упрощенный алгоритм расчета межфазно] теплообмена в условиях градиентного течения гетерогенной смеси. Доклад на 6-с международной конференции «Авиация и космонавтика - 2007». Москва. 23-26 окгяб} 2007г. Тезисы доклада. М.:,С. 12.

5. П.В. Никитин, A.A. Низовитин, С.А. Степаненко Термооптический зонд для измерения температуры гомогенных и гетерогенных потоков. //Современные проблемы науки и образования. № 6, часть 1,2007 С. 127-130.

НТЦ "ИНФОРМРЕГИСТР"- № 0420700037/0144

6. Никитин П.В., Степаненко С.А.,Пророков С.М., Смолин А.Г. Газодинамика и тепломассообмен при формировании разнафункциональных покрытий низкотемпературным гетерогенным сверхзвуковым потоком. //Современные проблемы науки и образования. № 6, часть 2,2007, С. 95-102. НТЦ "ИНФОРМРЕГИСТР"-Кг 0420700037/0169.

7. Никитин П.В., Пророков С.М., Степаненко С.А. Формирование сверхзвуковых гетерогенных потоков в микросоплах с большим удлинением. //Современные проблемы науки и образования. № 6, часть 2,2007 С. 89-94. "ИНФОРМРЕГИСТР"- № 0420700037/0168.

8. Степаненко С.А. Газодинамика и межфазный теплообмен при натекании сверхзвукового гетерогенного потока на преграду. //Вестник Московского авиационного института, T 15, №5,2008, С. 34-39

9. Степаненко С.А., Никитин П.В. Метод определения степени черноты термостойких покрытий. //Вестник Московского авиационного института, T 15, №5,2008, С. 58-61

Множительный центр МАИ (ГТУ)

Условные обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. Газодинамические методы формирования покрытий.

1.1. Физико-химические принципы формирования защитных покрытий 14 1.1.1 Основы теории коррозии металлов

1.2 Сравнительный анализ газодинамических методов нанесения покрытий (преимущества и недостатки).

Глава 2. Физические основы низкотемпературного газодинамического 36 метода и диагностика параметров сверхзвуковых гомогенных и гетерогенных потоков.

2.1. Физические основы низкотемпературного газодинамического 36 метода.

2.2. Блок-схема реализации низкотемпературного газодинамического метода и её 40 описание.

2.3. Описание газодинамического стенда лабораторного типа.

2.4. Методы и средства диагностики параметров сверхзвуковых потоков и свойств 46 покрытий.

2.4.1 Применение лазерной доплеровской анемометрии для диагностики 46 двухфазных потоков

2.4.2 Определение плотности конвективного теплового потока

2.4.3 Определение температуры поверхности покрытия

2.4.4 Экспериментальное определение степени черноты покрытия

2.4.5 Методика испытания термостойких покрытий в 61 высокотемпературных сверхзвуковых потоках.

Глава 3. Математическая модель течения гетерогенной смеси при наличии межфазного теплообмена.

3.1. Общая математическая модель одномерного течения гетерогенной 67 смеси в каналах при наличии межфазного теплообмена.

3.2. Упрощенный алгоритм расчета течения гетерогенной смеси в 69 каналах при наличии межфазного теплообмена.

3.2.1. Особенности движения частиц в до - и сверхзвуковых потоках газа-носителя.

3.2.2. Алгоритм расчет межфазнош теплообмена в гетерогенном потоке.

3.3. Течение гетерогенной смеси в микросоплах с большим удлинением.

3.4. Газодинамика и математическая модель течения при натекании 81 сверхзвукового гетерогенного потока на плоскую преграду.

3.4.1. Приближенная математическая модель расчета течения при 81 натекании сверхзвукового гетерогенного потока на плоскую преграду.

3.4.2 Модель расчета инерционного движения частиц сверхзвукового 85 гетерогенного потока через ударную волну и сжатый слой.

3.4.3 Анализ режимов инерционного движения частиц в сжатом слое.

Глава 4. Физическая модель взаимодействия гетерогенного 97 сверхзвукового потока с поверхностью.

4.1. Механизм взаимодействия высокоскоростного гетерогенного 98 потока с твердой поверхностью.

4.2. Кинетика взаимодействия частиц с подложкой

4.3. Динамика удара твердой частицы о поверхность

4.3.1 Механическое дробление частиц при ударе.

4.3.2 Изменение механических свойств материала частиц при ударе.

4.4. Уравнение баланса энергии в зоне удара частицы с подложкой

Глава 5. Влияние параметров гетерогенного потока и других факторов 133 на эффективность процесса формирования покрытий и их качество

5.1. Влияние температуры и давления гетерогенной смеси в форкамере ускорителя на скорость частиц и их температуру в момент формирования покрытия.

5.2 Анализ влияния параметров на коэффициент использования порошка в 1ТГГДМтехнологии.

5.2.1 Анализ влияния температуры гетерогенной смеси в форкамере на 137 коэффициент использования порошка.

5.2.2. Анализ влияния дисперсности гетерогенной смеси на 140 коэффициент использования порошка.

5.2.3. Анализ влияния площади критического сечения сопл Лаваля на 141 эффективность формирования сверхзвуковых гетерогенных потоков.

5.2.4. Влияние расстояния от среза сопла до подложки на качество 143 формирования покрытий.

5.2.5. Влияние шероховатости рабочих поверхностей сопла на качество 146 наносимых покрытий.

В технике решения проблем повышения надежности и долговечности машин и механизмов, экономного использования материалов, энергии и трудовых ресурсов имеют особое значение. Эти проблемы связаны с обеспечением эффективной защиты поверхности деталей и конструкций от коррозии и изнашивания. В настоящее время около 30% ежегодной выплавки металлов расходуется на восполнение потерь, вызванных указанными факторами /1/.

Борьба с проблемой коррозии и изнашивания осложнена тем, что использование объемно - легированных материалов, являвшееся в последнее столетие основным способом решения этой проблемы, становится все более проблематичным из-за истощения запасов легирующих элементов. Кроме того, по мере развития и совершенствования техники постоянно повышаются требования к изделиям и условиям их эксплуатации. Это выражается в постоянном увеличении скорости, температуры, механических нагрузок, агрессивности рабочих сред. Сегодня в промышленности до 50% машин и металлоконструкций эксплуатируются в сильно агрессивных средах. Около 40% - изделий работают в слабо агрессивных средах, лишь около 15% - в неагрессивных средах 121.

В настоящее время темпы развития промышленности таковы, что применение традиционных конструкционных материалов уже не в состоянии решить проблему увеличения ресурса в экстремальных условиях эксплуатации техники. В связи с этим целесообразно искать принципиально новые научные подходы к выбору конструкционных материалов и их защиты, начиная со стадии проектирования. Например, применение конструкционных материалов на основе тугоплавких металлов, таких как молибден, вольфрам, тантал, ниобий и др. вообще невозможно без защитных покрытий. Обладая необходимыми механическими свойствами при высоких температурах, эти материалы окисляются уже при нагреве до 1000.1200К.

Поэтому использование антикоррозионных, износостойких и других видов покрытий в технике может существенно снизить материальные, энергетические и трудовые затраты на эксплуатацию машин и механизмов, сократить простои оборудования, увеличить выпуск продукции, повысить ее качество и ресурс, значительно уменьшить расход легирующих сталей и сплавов. Это обуславливает значимость проблемы формирования защитных покрытий как радикального пути повышения долговечности деталей машин, механизмов и металлоконструкций.

Применение функциональных покрытий позволяет реализовать принципиально новый подход к использованию конструкционных материалов. Научная концепция этого подхода заключается в том, что механическая прочность конструкции гарантируется свойствами материала основы. Сопротивление же воздействию внешних факторов (коррозии, износу, термическим, химическим, радиационным и другим нагрузкам) достигается локальным формированием на поверхности широкой гаммы (по составу и назначению) тонких слоев покрытий из других материалов. В результате, обеспечивается повышенная долговечность металлоконструкции даже в экстремальных условиях эксплуатации. При использовании защитных покрытий проявляются другие полезные качества такие как, снижение массы изделий, улучшение механических, тепло-физических, электрических и других свойств. Реализуется экономия дорогих легирующих элементов.

В результате применения разнофункциональных покрытий могут быть созданы изделия с уникальным сочетанием свойств, недостижимым при использовании традиционных конструкционных материалов. Например, можно в несколько раз повысить жаропрочность и термостойкость конструкции, достичь в необходимых случаях аморфного состояния рабочей поверхности деталей и др. Все это улучшает эксплуатационные характеристики изделий в целом.

Вышесказанное объясняет все возрастающий интерес к проблеме синтеза покрытий многофункционального назначения. Например, создание покрытий с высокой термостойкостью и жаропрочностью, позволит решить проблему тепловой защиты гиперзвуковых летательных аппаратов (ГиЛА) многократного использования /3/.

Высокое качество таких покрытий позволит решить важнейшую проблему защиты ГиЛА от механической эрозии при полете в пылевых и дождевых облаках /4/.

Все это определяет актуальность проблемы, необходимость разработки научных основ (высоких технологий) формирования защитных покрытий.

Сегодня разработано множество способов нанесения покрытий. Например, диффузионное насыщение - термическая технология. Это наиболее старый и широко используемый метод нанесения покрытий. Однако его применение сдерживается необходимостью нагрева изделия до высоких температур, что вызывает их термическую деформацию. Кроме того, технологический процесс этого метода не позволяет создавать местные покрытия на изделиях сложной формы.

Подобные недостатки характерны и для методов осаждения покрытий из паровой и газовой фаз.

Электрохимический метод нанесения покрытий ограничен выбором материалов, длительностью технологического процесса, низким качеством покрытия и высокой себестоимостью.

Низкое качество покрытий, обусловленное перемешиванием материала основы с материалом покрытий, сдерживает широкое внедрение в промышленности технологию электроискрового метода.

Вот почему в настоящее время среди разнообразных технологий нанесения защитных покрытий интенсивное развитие получают наукоемкие газотермические методы. К группе промышленно развитых газотермических методов нанесения покрытий относят электродуговой, газопламенный, плазменный и детонационный. Все они объединены единым принципом формирования покрытий с использованием гетерогенных потоков. В результате покрытие формируется из отдельных частиц (порошка), нагретых и ускоренных с помощью высокотемпературной газовой струи (газа-носителя). Структура покрытий, полученных этими методами, слоистая, образована дискретными частицами с более или менее выраженными границами раздела.

Значительная скорость истечения струи в сочетании с высокими температурами в газотермических методах, а также возможность мобильного регулирования компонентного состава струи (инертная, восстановительная, окислительная), способствуют формированию широкого спектра разнофункциональных покрытий - от обычных и тугоплавких металлов, оксидов, карбидов, боридов и т.п., до пластмасс.

Газотермические технологии обладают высокой производительностью. Так, производительность детонационного метода - килограммы, газопламенного и плазменного - десятки килограммов, электродуговой металлизации - до сотни килограммов массы порошка в час. Толщина газотермических покрытий - от десятков микрометров до нескольких миллиметров. Газотермические технологии позволяют наносить покрытия как на локальные участки конструкций, так и на большие поверхности.

Эти преимущества обуславливают высокую универсальность газотермических методов. Они позволяет наносить покрытия с широким спектром назначения: износостойкие, коррозионностойкие, теплозащитные, электроизоляционные, электросверхпроводящие слои и др. Кроме того, эти технологии позволяет восстанавливать изношенные детали. При помощи этих методов созданы принципиально новые технологии получения новых материалов. Например, газотермическая плазменная технология впервые в практике металлургии решила задачу барьера несовместимости отдельных металлов и их производных. Созданы материалы с принципиально новыми свойствами (интерметаллиды, металлокерамики и др.).

Однако, при всей простоте и мобильности указанных выше методов, они обладают рядом существенных недостатков, связанных, прежде всего, с использованием высокотемпературной (несколько тысяч градусов) газовой струи, которой характерна высокая химическая агрессивность. Последнее оказывает необратимое отрицательное воздействие на исходные компоненты создаваемого покрытия и, как следствие этого, снижает его качество. Это объясняется наличием фазовых переходов вследствие высокой температуры газа-носителя и возникновения гомогенных и гетерогенных химических реакций, которые недопустимы в технологическом процессе формирования покрытия. Для ликвидации этих последствий, например, в плазменном методе, используются инертные дорогостоящие газы (аргон, гелий, ксенон и др.), что увеличивает стоимость реализации данного метода и себестоимость продукта. Кроме этого, создание высокотемпературной струи требует значительных электрических мощностей.

Для газопламенного и детонационного методов устранение химической агрессивности высокотемпературной газовой струи невозможно. Это делает применение этих методов непригодными для получения высококачественных металлических покрытий.

В силу отмеченных причин, указанные газотермические технологии нанесения защитных покрытий в целом выполняют свое назначение, однако их производительность, качество покрытий, себестоимость оставляют желать лучшего. Задача улучшения этих технологий в последнее десятилетие интенсивно решалась рядом зарубежных и отечественных фирм и НИИ. При этом концепция дальнейшего совершенствования технологий связывалась непосредственно с увеличением скорости гетерогенных потоков до скорости, в два и более раз превышающей скорость звука. Однако эти поиски только частично решили задачу повышения качества покрытий, расширили их спектр, но не достигли их высокой надежности.

Решение этой задачи станет возможным только в случае устранения в высокотемпературном газе-носителе межфазного массообмена, т.е. гомогенных и гетерогенных химических реакций. Последнее, как известно, можно исключить только двумя способами:

- использованием в качестве газа-носителя дорогих инертных газов;

- существенным снижением температуры газа-носителя до 600.800К.

Последний способ не приемлем для традиционных газотермических методов.

Логическим совершенствованием газотермических методов является низкотемпературный газодинамический метод нанесения покрытий (НТГДМ). Метод разработан в начале 90-х годов в МАИ (кафедра 204), патент № 2082823 от 17.06.91 "Способ получения покрытий". Метод апробирован на созданной опытной лабораторной установке /5. 19/. Разработанные на лабораторном оборудовании технологии формирования покрытий в дальнейшем получили наименование НТГДМ — технологий.

Предложенный метод и НТГДМ - технологии имеет ряд преимуществ перед альтернативными газотермическими методами. Он выгодно отличается и от широко используемых в промышленности традиционных металлотермических методов нанесения покрытий, таких как оцинкование, омеднение, алюминирование и т.п.

Проведенные оценки показывают, что при высоком качестве покрытий, превосходящем традиционные покрытия по всем параметрам, производительность НТГДМ в разы превышает используемые промышленные методы. При этом энергозатраты на формирование покрытий НТГДМ - технологией более чем в два раза ниже. Наряду с указанными газотермическими методами в НТГДМ для формирования покрытий также использует сверхзвуковые гетерогенные потоки. Однако исходная температура газа-носителя значительно меньше температуры плавления материала покрытия. Ее изначальный уровень рассчитывается таким, чтобы в специальном канале-ускорителе разогнать гетерогенную смесь (газ + порошок) да необходимой сверхзвуковой скорости. В итоге, при соударении высокоскоростных частиц с твердой поверхностью, в результате диссипации кинетической энергии частиц, на поверхности формируется высококачественное покрытие.

Полученные значительные результаты нанесения покрытий НТГДМ-технологией обусловлены тем, что этот метод наукоемкий. Его физическая сущность строится на базе использования таких фундаментальных наук, как термо — газодинамика гомогенных и гетерогенных сверхзвуковых потоков, теории тепломассообмена, теории и практики взаимодействия сверхзвуковых гетерогенных потоков с преградой /19/.

В связи с указанным, дальнейшее исследование механизма формирования разнофункциональных покрытий низкотемпературным газодинамическим методом, является важной, актуальной научной и прикладной задачей.

Целыо данной диссертациоииой работы являлось: исследование процессов тепло- и массообмена, сопутствующих формированию защитных покрытий низкотемпературным газодинамическим методом.

Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи: проведение критического анализа газотермических методов и альтернативного им низкотемпературного газодинамического метода с целыо выявления положительных и отрицательных факторов, возникающих при формировании покрытий;

- раскрытие физических основ низкотемпературного газодинамического метода и способы его реализации. Определение методов диагностики параметров высокоскоростных гетерогенных потоков;

- анализ общей и разработка инженерной математической модели градиентного течения гетерогенной смеси при наличии межфазного теплообмена;

- анализ механизма взаимодействия сверхзвукового гетерогенного потока с поверхностью. Представление физической модели - динамики удара высокоскоростной частицы о твердую поверхность. Составление уравнения баланса энергии в зоне удара. Разработка алгоритма оценки локальной температуры частицы и подложки в зоне удара;

- анализ влияния параметров сверхзвукового гетерогенного потока на эффективность формирования покрытий;

- разработка и апробация алгоритма расчета элементов газодинамического тракта и параметров течения гетерогенной смеси в них.

Цель работы соответствует пунктам перечня «Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники», утвержденного Президентом Российской Федерации 21.05.2006:

- индустрия наносистем и материалов;

- транспортные, авиационные и космические системы;

- энергетика и энергосбережение;

- порошковые технологии;

- нанотехнологии.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В результате выполненных в работе исследований и анализа полученных данных можно сделать следующие основные выводы.

1. Проведен анализ физической сущности НТГДМ. На базе результатов анализа спроектирована и смонтирована установка лабораторного типа с широким диапазоном изменения параметров. Отработаны научные основы НТГДМ - технологий нанесения разнофункциональных покрытий на поверхности разных форм.

2. Предложены и апробированы методы и средства диагностики сверхзвуковых гомогенных и гетерогенных потоков, а также теплофизических характеристик покрытий. Надежность методов подтверждена экспериментально и в сопоставлении с данными других исследователей.

3. Разработана общая математическая модель и программа расчета течения гетерогенной смеси в до- и сверхзвуковых ускорителях при наличии межфазного теплообмена. Проведены оценочные расчеты параметров сверхзвукового течения в укорителях разных профилей (осесимметричные конические, осесимметричные поворотные, плоские и др.). Сопоставление расчетных данных с результатами экспериментальных исследований, полученных с использованием ЛДИС, показало удовлетворительное соответствие результатов.

4. На базе анализа общей математической модели течения, разработана упрощенная (инженерная) математическая модель газодинамики течения и межфазного теплообмена гетерогенной смеси в ускорителях. Сопоставление параметров течения, полученных по общей и упрощенной моделям, показало удовлетворительную корреляцию.

5. Проведен анализ течения гетерогенной смеси в ускорителях (микросоплах) с большим удлинением с учетом нарастания пограничного слоя вдоль стенок канала. Отмечено, что смыкание пограничного слоя внутри канала является отрицательным фактором, оказывающим сильное влияние на термо-газодинамические параметры гетерогенного потока. Определены пути устранения этого фактора.

6. Проведен анализ газодинамики течения и межфазного теплообмена при натекании сверхзвукового гетерогенного потока на плоскую преграду (стенку). Разработана математическая модель, описывающая движение частиц при преодолении ударной волны и сжатого слоя, образующихся у обрабатываемой поверхности. Получены соотношения для оценки влияния этих участков на изменение скорости частиц перед процессом формирования покрытия.

7. Разработана математическая модель процесса взаимодействия высокоскоростных частиц с твердой поверхностью. Получено соотношение для оценки длительности удара. Составлен алгоритм расчета параметров в зоне удара частицы о подложку. Проведена оценка уровня динамического давления, реализуемого при ударе, а также величины локальных температур частиц и подложки в зоне удара.

8. С целью разработки научных основ НТГДМ-технологии проведен анализ влияния различных факторов на эффективность формирования покрытий и их качество.

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ. азв - скорость звука, м/с; а= /у - коэффициент температуропроводности, м2/с; / Р'%

Вх - монохроматическая яркость излучения нагретого тела,

С - удельная теплоемкость, Дж/(кг К);

С/ - коэффициент аэродинамического трения;

С, - относительная массовая концентрация ьго компонента;

1 - диаметр, м;

О - коэффициент диффузии, м2/с;

Еа - энергия активации, Дж/(кг атом); Б - площадь поперечного сечения канала, м2; И - расстояние от ударной волны до преграды, м;

- энтальпия образования I -го компонента; Н - расстояние от среза сопла до преграды, м; сК = срсГГ - термодинамическая, статическая энтальпия, Дж/кг;

I, =с ¡(1Т+полная энтальпия 1 - го компонента, Дж/кг;

А/' к —у - коэффициент адиабаты; / Ч

Ь - удельная теплота плавления вещества, Дж/кг; - характерный размер, м; ш - масса частицы, кг; р. - молярная масса газа, кг/моль; полное количество частиц I - го компонента в объеме; р - давление, Па; рн - давление окружающей среды (статическое давление), Па; <3 - количество теплоты, Дж;

Я - плотность теплового потока (удельный тепловой поток), Вт/м2; Яу - плотность внутренних источников тепловыделения, Вт/м2; Я - постоянная рода газа, Дж/(моль гр); радиус, м; 8314Д3// ^ - универсальная газовая постоянная; г - текущий радиус, м;

9 2

5>сег = 71-г - площадь контакта частицы с подложкой, м ;

Т - температура, К;

То- температура заторможенного потока, К; Тг - статическая температура потока, К; ир - скорость падения частиц на преграду, м/с; и, у, - скорости потока по декартовым координатам х, у, г соответственно, м/с;

Х|= ^'у - мольная концентрация \ - го компонента; / Рем хс = (Н - И) - длина от среза сопла до ударной волны, м; у а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м К); А - толщина сжатого слоя, м;

3 - толщина стенки, м; толщина пограничного слоя, м; У - угол разворота потока в градусах;

V - коэффициент кинематической вязкости, м /с; частота собственных колебаний атомов, с"1;

0 - безразмерная температура; угол наклона стенки сопла в градусах;

Я - коэффициент теплопроводности, Вт/м гр; Аср - приведенная скорость на срезе сопла; о

Л - коэффициент динамической вязкости, Н сек/м ; р - плотность, кг/м ;

-8 2 4

7 - коэффициент излучения абсолютно черного тела ( сг = 5,7 • 10 Вт/м ■ К ); £н, - степень черноты поверхности тела;

7т - коэффициент поверхностного натяжения, Па;

- относительная шероховатость поверхности; - скорость пластической деформации; £ - степень деформации частицы; т- время, с; гЛ - время полета частицы от ударной волны до преграды, с; тт - характерное время нагрева частицы до температуры среды, с; Т^ - касательное напряжение трения, Па;

Рнач ~ угловая координата висячего скачка; фч - коэффициент релаксации скорости частиц; <рт - коэффициент релаксации температуры частиц; Критерии подобия:

Критерий Био, т = —у— 5

Критерий Льюиса, Ье = Ргаз' ^р'газ' °и ; Критерий Маха, М = —; а

X 1 X

Критерий Нуссельта, N11 № = --; v

Критерий Прандтля, Рг№ = —:-; я

Критерий Рейнольдса, Яе = Ргаз и''х ; и

Индексы. с,р - параметры на срезе сопла; к - фракции частиц; р - параметры частиц;

- параметры на стенке; о - параметры торможения; * - параметры в критическом сечении сопла; Г - параметры потока; газ. - параметры газа.

1. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. Под ред. Б.С. Митина. -М.: Металлургия, 1987. 791 с.

2. Борисов Ю.С. Современные достижения в области нанесения защитных и упрочняющих покрытий. Жур. «Порошковая металлургия», 1993. № 7. с. 5. 10.

3. Никитин П.В. «Тепловая защита» Учебник Высшей школы. МАИ, 2006г.

4. Михатулин Д.С., Полежаев Ю.В., Ревизников Д. Л. Теплообмен и разрушение тел в сверхзвуковом гетерогенном потоке. Изд. Янус-K, Москва 2007г., с 392.

5. Пайко В.В. Расчет течения сверхзвуковых двухфазных гетерогенных потоков. Деп. в ВИНИТИ № 2259 В96, 1996. 11 с.

6. Никитин П.В., Пайко В.В., Фролов Ю.П. Способ и устройство для нанесения защитных покрытий. Деп. В ВИНИТИ № 2260 В96, 1996,

7. Никитин П.В., Фролов Ю.П. Синтез композиционных материалов и многофункциональных покрытий низкотемпературным газодинамическим методом. Доклад на 3-ей Российско-китайской научной конференции "Aeroand Space Engines". Красноярск, 1993, сЗ.

8. Никитин П.В. "Нанесение жаро и термостойких покрытий на конструкционные материалы". Научно - технический семинар на фирме СЕП. Франция, Верной, 1993 г.

9. Никитин П.В., Фролов Ю.П. Структура и свойства газодинамических покрытий. Доклад. 2-ой Минский международный форум по тепло и массообмену. - Минск, 1992. с93.99.

10. Никитин П.В. и др. "Алгоритм расчета двухфазных течений с учетом трения и теплообмена". Научно технический семинар с участием фирмы СЕП (Франция). - Москва, МАИ, 1994 г.

11. Фролов Ю.П., Никитин П.В., Пайко В.В., Смолин А.Г. Закономерности формирования и свойства газодинамических покрытий. Доклад. 3-ий Минский международный форум по тепло и массообмену. Минск, 1996, С.63.68.

12. Nikitin P.V. Heat Protection of Spacecrafts. Report of Second Russian Chines Scienific Conference "Aero - and Space Engines Power Plants". Moscow, 1992, 8c.

13. Nikitin P.V. Using of Supersonic Low Temperature Heterogeneous Flows for Multi — Functional Coatings Creation. Report of "The VIII Symposium on Heat and Mass Transfer". Poland, Bialowieza, September, 1992, c. 73.79.

14. Nikitin P.V. Problem issues of development Thermal Protection Systems for Spacecraft. The paper of the First International Conference on Aerospace Heat Exchanger Technology, Palp Alto, California, USA. February, 1993, c. 56.60.

15. P. Nikitin. The Thermal Protection Systems for Spacecraft. The paper of The 6-th International Symposium on Transport Phenomena in Thermal Engineering. Seoul, Korea, May, 1993, c. 42.47.

16. А. Г. Стромберг, Д.П. Семченко. Физическая химия М.: Высшая школа,1973. 480 с.

17. Евсеев Г.Б., Глизманенко Д.Л. Оборудование и технология газопламенной обработки металлов и неметаллических материалов. — М.: Машиностроение,1974. 308 с.

18. Катц Н.В., Антошин Е.В. Металлизация распылением. М.: Машиностроение, 1966. 198 с.

19. Линник В.А., Пекшев П.Ю. Современная техника газопламенного нанесения покрытий. М.: Машиностроение, 1985. 125 с.

20. Газотермические покрытия из порошковых материалов: /Справочник/ Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.А., и др.- Киев, "Наукова Думка", 1987. 544 с.

21. Кудинов В.В. Плазменные покрытия.- М.: Наука, 1977. 183 с.

22. Кудинов В.В., Пекшев П.Ю., Белащенко В.Е., Солоненко О.П., Сафиуллин В.А. Нанесение покрытий плазмой. — М.: Наука, 1990. 407 с.

23. Костиков В.И., Шестерин Ю.А. Плазменные покрытия. М.: Металлургия, 1978. 169 с.

24. Детонационные покрытия в машиностроении / С.С. Бартенев, Ю.П. Федько, А.И. Григоров. Л.: Машиностроение, 1982. 215 с.

25. Зверев А.И., Шаривкер Е.А., Астахов Е.А. Детонационное напыление покрытий. — Л.: Судостроение, 1979. 231 с.140

26. Шоршоров М.Х., Харламов Ю.А. Физико-химические основы детонационно газового напыления покрытий. - М.: Наука, 1978. 223 с.

27. Гинзбург Б.Г. Формирование контактной зоны покрытие подложка при газотермическом напылении. Порошковая металлургия, 1986. № 10. с. 47.50.

28. Харламов Ю.А. Классификация и критерии оценки качества процессов нанесения покрытий из порошковых материалов. Порошковая металлургия, 1984. №4. с. 87.90.

29. Пекшев П.Ю. Новые направления в развитии оборудования для газотермического нанесения покрытий. Институт металлургии им. A.A. Байкова АН СССР.

30. Газотермические способы нанесения защитных покрытий: Темат. сб. науч. тр. / Челяб. политехнический институт им. К.Э. Циолковского.- Челябинск, 1986. 103 с.

31. Хасуй Ацусси. Техника напыления. Перевод с япон. С.Л. Масленникова. — М.: Машиностроение, 1975. 288 с.

32. Современные достижения в области техники и применения газотермических и вакуумных покрытий: Сб. науч. тр. / АН УССР, Ин-т электросварки им. Е.О. Патона. — Киев: ИЭС, 1991. 162 с.

33. Харламов Ю.А. Классификация видов взаимодействия частиц порошка с подложкой при нанесении покрытий. Порошковая металлургия, 1988. №1. с. 18.21.

34. Харламов Ю.А. Механизм пластической деформации при формировании газотермических покрытий. Порошковая металлургия, 1981. №12. с 31.35.

35. Черноиванов В.И, Каракозов Э.С. Физико-химические процессы образования соединения при напылении порошковых покрытий. Сварочное производство, 1984. №1. с.2.,.5, №2. с. 10.14, №3. с. 29.31.

36. Каракозов Э.С. Соединение металлов в твердой фазе. М.: Металлургия, 1976. 264 с.

37. Кудинов В.В. Нанесение покрытий напылением. М.: Наука, 1992. 432 с.

38. Никитин П.В., Дикун Ю.В., Фролов Ю.П. «Способ получения покрытий». Патент RU, № 2082823 от 17.06.91.

39. Никитин П.В., Дикун Ю.В., Смолин А.Г. «Способ и устройство для нанесения защитных покрытий» Патент RU, №2089665 от 23.06.1995.

40. Меснянкин С.Ю., Никитин П.В. Система диагностики высокотемпературных газовых потоков. Учебное пособие. —Москва, МАИ, 1991. 56с.

41. Никитин П.В. «Тепловая защита». Учебник высшей школы. — М.:, МАИ, 503с. 2007.

42. Давыдов H.H., Зайцев К.С, Никитин П.В. Универсальный зонд для температурной диагностики ионизированных газовых потоков высокой скорости. Доклад 2 —ой Минский международный форум по тепло и массообмену.—Минск, 1992.

43. Пилипенко Н.В., Пильщиков Г.В., Шевнина Е.И. Диагностика дисперсных энергетических установок. (Спб и ТМ и О). СТ. д. 1—ая141

44. Российская национальная конференция по теплообмену (РНТК). Москва, 21-25 ноября 1994.

45. Полежаев Ю.В., Шишков A.A. Газодинамические испытания тепловой защиты: Справочник. —-М.: Промедек, 1992. 248 с.

46. Лавренчик В.Н. Постановка физического эксперимента и статистическая обработка его результатов. М.: Энергоатомиздат, 1986. 269 с.

47. Стутшн Ю.В. Методы автоматизации физических экспериментов и установок на основе ЭВМ. М.: Энергоатомиздат, 1983. 288 с.

48. Латыев Х.И., Петров В.А., Чеховской В.Я., Шестаков E.H. Излучательные свойства твердых материалов /Справочник. Под общ. ред. А.Б. Шейндлина. -М.: Энегия, 1974. 471 с.

49. Техника теплофизического эксперимента: Учебное пособие к лабораторным работам / В.К. Абгарян, H.H. Давыдов, Е.Р. Кубяк и др. М.: МАИ, 1991. 59 с.

50. Теория и техника теплофизического эксперимента: /Учеб. пособие для инжинеров физических и энергомашиностроительных спец. вузов / Ю.Ф. Гортышов, Ф.Н. Дресвянников, Н.С. Идиатуллин и др.; Под ред. Щукина В.К./ -М.: Энергостромиздат, 1985. 360 с.

51. Динамика погрешностей средств измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зограф, B.C. Лабхнец. -Л.: Энергоатомиздат, 1990. 191 с.

52. Новицкий П.В. Оценка погрешностей результантов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1991. 190 с.

53. Певчев Ю.Ф., Финогенов К.Г. Автоматизация физического эксперимента. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 367 с.

54. Измерения в промышленности: Справочник: В 3 кн./ Под ред. П. Профоса; Перевод с немецкого под ред. Д.И. Агейкина. М.: Металлургия, 1990.

55. Рогельберг И.Д., Бейлин В.М. Сплавы для термопар /Справочник. — М.: Металлургия, 1983. 360 с.

56. Гордов А.Н., Жугалло О.М., Иванова А.Г. Основы температурных измерений — М.: Энергоатомиздат, 1992. 304 с.

57. Земельман М.А. Метрологические основы технических измерений. — М.: Изд—во стандартов, 1991. 227 с.

58. Приборы и методы температурных измерений: Учеб. пособие для. сред, спец. учеб. заведений по специальности "Электро-теплотехнические измерения" / Б.Н. Олейник и др./ — М.: Из —во стандартов, 1987. 295 с.

59. Яковлев Е.А. Методические указания по выполнению лабораторных работ: "Метрологическое обеспечение измерений теплофизических и механических величин". — М.: МАИ, 1988.

60. Дейч М.Е. Техническая газодинамика. — М.: Госэнергоиздат, 1961. 592 с.

61. Петунин А.Н. Методы и техника измерений параметров газового потока. — М.: Машиностроение, 1972. 332 с.

62. Чернин СМ., Коган A.B. Измерение температуры малых тел пирометрами излучения. —М.: Энергия, 1980. 95 с.

63. Кунце Х.И. Методы физических измнрений. —М.: Мир., 1989. 213 с.

64. Теплофизические измерения и приборы. /Е.С. Платунов, СЕ. Буровой, В.В. Курепин, Г.С. Петров; Под. общ. ред. Е.С. Плату — нова. — JL: Машиностроение, 1986. 447 с.

65. Гордов А.Н. Основы пирометрии. — М.: Металлургия, 1977. 477 с.

66. Зеленов И.А., Лещенко Е.П. Лучистый теплообмен элементов конструкции летательных аппаратов. —М.: МАИ, 1990.

67. Методические указания к лабораторной работе "Определение конвективных тепловых потоков большой интенсивности калориметрическими датчиками разного типа". —М.: МАИ, 1990.

68. Юдаев Б.Н., Михайлов М.С, Савин В.К. Теплообмен при взаимодействии струй с преградами. —М.: Машиностроение, 1977. 177 с.

69. Афанасьев В.А., Барсуков B.C., Давыдов H.H. Методы и средства измерений при тепломеханических испытаниях летательных аппаратов. М.: МАИ, 1977.

70. Бегларьян В.Х. Механические испытания приборов и аппаратов.- М.: Машиностроение, 1980. 233 с.

71. Бессонов А.Ф. Установки для высокотемпературных комплексных исследований. —М.: Машиностроение, 1974. 191 с.

72. Грановский В.А. Динамические измерения: Основы метрологического обеспечения. —Д.: Энергоатомиздат, 1984. 220 с.

73. Афанасьев В.А., Захаров Ю.В. Испытания летательных аппаратов на воздействие вибрационных нагрузок. — М.: МАИ, 1985.

74. Левшина Е.С, Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: измерительные преобразователи. Л.: Энергоатомиздат, 1983. 320 с.

75. Петунин А.Н. Измерение параметров газового потока. (Приборы для измерения давления, температуры и скорости). М.: Машиностроение, 1974. 260 с.

76. Лазерная диагностика потоков / Под ред. В.А. Фабриканта. М.: Изд-во МЭИ, 1990. 287 с. 143

77. Дубнищев Ю.Н., Ринкевичюс Б.С. Методы лазерной доплеровской анемометрии. —М.: 1982. 303 с.

78. Ринкевичюс Б.С. Лазерная анемометрия. —М.: Энергия, 1978. 159 с.

79. Лазерное допплеровское измерение скорости газовых потоков. Сб.№1 / Под общ. ред. Г.Л. Гродзовского. М.: Изд. ЦАРИ, 1976. 286 с.

80. Стернин Л.Е., Шрайбер A.A., Подвысоцкий А.Н. Двухфазные моно и полидисперсные течения газа с частицами. М.: Машиностроение, 1980. 172 с.

81. Лыков А.В. Теория теплопроводности. —М.: Высшая школа, 1967. 599 с.

82. П.В. Никитин, А.А. Низовитин, С.А. Степаненко Термооптический зонд для измерения температуры гомогенных и гетерогенных потоков. //Современные проблемы науки и образования. № 6, часть 1, 2007 С. 127-130.

83. НТЦ "ИНФОРМРЕГИСТР"- № 0420700037/0144

84. Рогельберг И.Л., Бейлин В.М. Сплавы для термопар /Справочник. — М.: Металлургия, 1983. 360 с.

85. Латыев Х.И., Петров В.А., Чеховской В.Я., Шестаков Е.Н. Излучательные свойства твердых материалов /Справочник. Под общ. ред. А.Б. Шейндлина. — М.: Энегия, 1974. 471 с.

86. Основы температурных измерений / Гордов А.Н., Жугалло О.М., Иванова А.Г. — М.: Энергоатомиздат, 1992. 304 с.

87. Земельман М.А. Метрологические основы технических измерений. — М.: Изд. стандартов, 1991. 227 с.

88. Абрамович Т.Н. Прикладная газовая динамика. М.: издательство «Наука", 1976. 888 с.

89. Лепешинский И.А. Газодинамика одно- и двухфазных течений в реактивных двигателях. М. Издательство МАИ. 2003.

90. Henderson, С. В., AIAA Journal 14, 707, 1976.

91. Никитин П.В., Чугунков С.А. Турбулентное смешивание высокотемпературной струи в неограниченном вязком пространстве. Современные проблемы теплообмена в авиационной технике: Тематический сборник научных трудов МАИ. М.: МАИ, 1983.

92. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974.

93. О.М. Белоцерковский и др. «Обтекание затупленных тел сверхзвуковым потоком газа». М.: Изд. АН СССР, 1966.

94. Михатулин Д.С., Полежаев Ю.В., Репин И.В. «Гетерогенные потоки: газодинамика, теплообмен, эрозия». М., 1997. (Препринт ИВТАН, №2 — 402).

95. Алхимов А.П., Клинков СВ., Косырев В.Ф. Течение в сверхзвуковом сопле большого удлинения с прямоугольным сечением. «Теплофизика и аэромеханика», № 7, с.21.,.30.

96. Михатулин Д.С., Полежаев Ю.С. «Моделирование процесса теплоэрозионного воздействия двухфазных сред». МЖГ, иза. АН СССР, 1989, №4, с.92.,.98.

97. Михатулин Д.С., ПолежаевЮ.В. «Эрозия поверхностей в гетерогенных потоках». М.: 1989, - 62с. (Препринт ИВТАН №2-277.

98. Семилетенко Б.Г., Усков В.Н. Экспериментальные зависимости, определяющие положение ударных волн в струе, истекающей на преграду, перпендикулярно ее оси. ИЖФ, т. XXIII, № 3, 1972, с.453.,.458.

99. Кудинов В.В. Нанесение покрытий напылением. М.: Наука, 1992. 432 с.

100. Пирумов У.Г., Росляков Г.С. «Течения газа в соплах» М. Издательство МГУ, 1978, 351с.

101. Стернин Л.Е., Шрайбер A.A., Подвысоцкий А.Н. «Двухфазные моно и полидисперсные течения с частицами». - М. Машиностроение. 1980,172с.

102. Стернин JI.E., Шрайбер A.A. «Многофазные течения газа с частицами». М.: Машиностроение, 1994, 320с.

103. Семилетенко Б.Г., Усков В.Н. Экспериментальные зависимости, определяющие положение ударных волн в струе, истекающей на преграду, перпендикулярную ее оси. / ИФЖ, т. XXIII, № 3, 1972, с. 453-458.

104. Лужанский Б.Е., Солнцев В.П. «Экспериментальное исследование теплообмена в зонах отрыва тутбулентного пограничного слоя перед уступом» -ПМТФ, 1971, №1,с.126.130.

105. Стернин Л.Е. «Основы газодинамики двухфазных течений в соплах». — М.: Машиностроение, 1974. 212 с.

106. Стернин Л.Е., Шрайбер A.A., Подвысоцкий А.Н. «Двухфазные моно и полидисперсные течения газа с частицами». -М.: Машиностроение, 1980, 172с.

107. Корн Г.А., Корн Т.М. «Справочник по математике для научных работников и инженеров». М.: Наука, 1984, 831с.

108. Никитин П.В., Кочерин Ю.А., Дикун Ю.В. Взаимодействие двухфазных потоков с преградой. Сб.трудов МАИ: «Исследование теплообмена в ЛА». М.: МАИ, 1982, с. 16.

109. Фролов Ю.П., Никитин П.В., Пайко В.В., Смолин А.Г. Закономерности формирования и свойства газодинамических покрытий. Доклад. 3-ий Минский международный форум по тепло и массообмену. Минск, 1996.

110. Бартеньев С.С., Федько Ю.П., Григоров А.И. Детонационные покрытия в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1982. 215 с.

111. Михатулин Д.С., Полежаев Ю.В. и др. Возможности моделирования и стенды для теплоэрозионных исследований. Преппринт №2- 383, ИВТАН РАН, 1995, 61с

112. Полежаев Ю.В. О механизме взаимодействия атмосферных образований на летательные аппараты. Сборник статей: Исследование высокоскоростных ударных явлений. -М.: ВВНА им. Жуковского Н.Г., 1981, 29.43с.

113. Каракозов Э.С. Соединение металлов в твердой фазе. М.: Металлургия, 1976. 264 с.

114. Кудинов В.В. Нанесение покрытий напылением. М.: Наука, 1992. 432 с.

115. Харламов Ю.А. Классификация видов взаимодействия частиц порошка с подложкой при нанесении покрытий. Порошковая металлургия, 1988. №1. с. 18.21.

116. Харламов Ю.А. Механизм пластической деформации при формировании газотермических покрытий. Порошковая металлургия, 1981. №12. с 31.35.

117. Черноиванов В.И., Каракозов Э.С Физико-химические процессы образования соединения при напылении порошковых покрытий. Сварочное производство, 1984. №1. с.2.,.5, №2. с. 10. 14, №3. с. 29.31.

118. Гинзбург Б.Г. Формирование контактной зоны покрытие подложка при газотермическом напылении. Порошковая металлургия, 1986. № 10. с. 47.50.

119. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. М.: Наука, 1977. 183 с.

120. Борисов Ю.С. Современные достижения в области нанесения защитных и упрочняющих покрытий. Порошковая металлургия, 1993. № 7. с. 5.10.

121. Фролов Ю.П., Браун С.Д. Труды международного симпозиума по трибологии фрикционных материалов, 1991, т.1, с. 2.4.

122. Ададуров Г.А., Бавина Т.В., Бреусов О.Н., Дремин А.Н., Клопова Е.Н., Таций В.Ф. О химических процессах при ударном сжатии. ВИНИТИ, деп. № 328 - 68.

123. Basinski Z.S. and Christain. Australian, J. Phys, 1960, 13, 299.

124. Костиков В.И., Митин Б.С. О движущей силе растекания жидкой фазы по твердой; Сб. Высокотемпературные материалы. М.: Металлургия, 1986. с. 114.

125. Шоршоров М.Х., Харламов Ю.А. Физико-химические основы детонационно — газового напыления покрытий. — М.: Наука, 1978. 223 с.

126. Кетбышев О.А., Краюхин В.И., Уманский Я. С., Эпштейн Г.Н. «Технология легких сплавов», 1967. №3, с.9.

127. Альтшуллер JI.JI. Успехи физических наук. 1965, т. 65, вып.7. 197 с.

128. Красулин Б.Л. Теоретическая и экспериментальная химия. 1967, вып. 1, т. 3, с. 58

129. Красулин Ю.Л. Взаимодействие металла с полупроводником в твердой фазе. — М.: Наука, 1971. 120 с.

130. Мак-Куин Р., Марш С. Динамические испытания твердых тел при высоких давлениях. —М.: Мир, 1965. с. 93.

131. Z.F. Trueb. J. Appl. Phys, 1969, v 40, №7, p 2976.2987.

132. Дремин А.Н., Бреусов О.Н. Природа, 1971, №12, с.Ю

133. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах. — М.: Металлургия, 1972. 177 с.

134. Ададуров Г.А., Бавина Т.В., Бреусов О.Н., Дремин А.Н., Клопова E.H., Таций В.Ф. О химических процессах при ударном сжатии. ВИНИТИ, деп. №328 - 68.

135. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах. — М.: Металлургия, 1972. 177 с.

136. Перельман Р. Г. Эрозия элементов двигателей энергоустановок. М.: Машиностроение 1986,251с.

137. Справочник по физике. Б.М. Яворский и др. М.: Наука, 1974. с.259.

138. Авдуевский B.C., Крюков В.Н. , Солнцев В.П. « Экспериментальное исследование структуры пограничного слоя и теплообмена на шероховатой поверхности». М., « Машиностроение», 1965, С.55.90.

139. Shapiro, А. Н. " The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow". The Ronald Press Company, New York, 1953.

140. Лойтянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: «Наука», 1973, 847с.

141. Никитин П.В., Пророков С.М. Особенности газодинамики и теплообмена при сверхзвуковом течении гетерогенной среды в микросоплах с большим удлинением. Доклад. 3-ий Минский международный форум по тепло- и массообмену. Минск, 1996.

142. Лазерная диагностика потоков / Под ред. В.А. Фабриканта. М.: Изд-во МЭИ, 1990. 287 с. 143

143. Дубнищев Ю.Н., Ринкевичюс Б.С. Методы лазерной доплеровской анемометрии. —М.: 1982. 303 с.

144. Ринкевичюс Б.С. Лазерная анемометрия. М. Энергия, 1978. 159 с.

145. Лазерное доплеровское измерение скорости газовых потоков. Сб.№1 / Под общ. ред. Г.Л. Гродзовского. М.: Изд. ЦАРИ, 1976. 286 с.

146. Henderson, С. В., AIAA Journal 14, 707, 1976.