Моделирование процессов взаимодействия мощного лазерного излучения с дисперсными системами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.16, доктор физико-математических наук Шайдук, Александр Михайлович

• Шайдук, Александр Михайлович
• доктор физико-математических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Шайдук, Александр Михайлович

Оглавление

Введение

1 Горение аэрозольных частиц в поле мощного лазерного излучения

1.1 Особенности процессов выгорания частиц в поле излучения

1.2 Моделирование процессов тепломассопереноса при горении частиц с учетом гомогенного горения

1.3 Характерные режимы горения

1.4 Модель гетерогенного режима горения

1.5 Влияние гомогенного горения

1.6 Тепловой баланс горящей частицы

1.7 Неоднозначность режимов горения

1.8 Экспериментальная проверка модели

2 Модель диффузионного испарения аэрозольных частиц

2.1 Испарение горящей аэрозольной частицы в мощном лазерном поле

2.2 Скорость испарения в стефановском приближении

2.3 Влияние испарения на скорость горения частиц

2.4 Динамика температуры и радиуса испаряющихся частиц

3 Модель газодинамического режима испарения

3.1 Основные уравнения испарения частицы в газодинамическом приближении

3.2 Сверхзвуковые и дозвуковые режимы испарения

3.3 Возникновение ударного скачка

3.4 Модель теплового баланса испаряющейся частицы

4 Испарение дисперсных частиц в вакуум

4.1 Характерные отличия режима. Основные уравнения

4.2 Термодинамический метод оценки степени конденсации

4.3 Термодинамическая модель оценки параметров пара

4.4 Аналитическое решение системы газодинамических уравнений в рамках термодинамической модели испарения

4.5 Численное решение уравнений газодинамики с учетом активной переконденсации

4.6 Параметры пара в окрестности частицы

4.7 Функция распределения вторичных частиц по размерам

4.8 Размеры, концентрация и область роста вторичных частиц при испарении углеродной частицы в вакуум

5 Распространение излучения в воспламеняющемся аэрозоле

5.1 Построение замкнутой системы уравнений

5.2 Модель переноса излучения в пороговом приближении

5.3 Скорость распространения фронта воспламенения

5.4 Интерпретация лабораторных экспериментов

5.5 Влияние расходимости светового пучка

5.6 Распространение фронта воспламенения в кинетическом режиме горения

5.7 Распространение излучения в полидисперсном воспламеняющемся аэрозоле

6 Распространение излучения в испаряющемся аэрозоле

6.1 Оптические характеристики системы в приближении однократного рассеяния

6.2 Вклад вторичных частиц в сечение рассеяния

6.3 Модель расчета объемного коэффициента аэрозольного ослабления в атмосферных условиях

6.4 Реакция дисперсной системы на воздействующее излучение

7 Нелинейные возмущения параметров среды

7.1 Возмущения оптических характеристик среды

7.2 Модель рассеяния излучения в приближении Рэлея -Ганса

7.3 Распространение ограниченных световых пучков в параболическом приближении

7.4 Скорость фронта воспламенения в рамках параболического приближения

Заключение

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование процессов взаимодействия мощного лазерного излучения с дисперсными системами»

Введение

Актуальность проблемы. Появление мощных источников оптического излучения обусловило стремительное развитие исследований, относящихся к так называемой нелинейной оптике. Практически одновременно началось применение мощных лазеров в атмосферно - оптических исследованиях с чрезвычайно широким спектром задач и областей применения ([1] - [18]). Постоянное присутствие в атмосфере дисперсной компоненты (в частности, антропогенного происхождения) вызвало необходимость исследования процессов взаимодействия мощного оптического излучения с дисперсными системами.

При этом, в отличие от классической нелинейной оптики, взаимодействие мощного оптического излучения с дисперсной системой может сопровождаться нелинейными явлениями, имеющими другую физическую природу и возникающими при существенно меньших значениях плотности потока энергии распространяющегося излучения. Поскольку механизм нелинейности в этих процессах существенно иной, это дало повод в существующей терминологии чаще использовать сочетание "самовоздействие излучения". Дифракционные и рефракционные искажения световых пучков, возникающие при оптических возмущениях вдоль трассы распространения излучения, воспламенение реакционноспособных частиц, фрагментация частиц, дозвуковое и сверхзвуковое испарение частиц, конденсация и образование вторичных аэрозольных частиц и связанная с этим деформация функции распределения по размерам, формирование ударных скачков в

окрестности аэрозольных частиц, изменение газового состава среды внутри трассы - все эти процессы приводят к изменению оптических свойств дисперсной системы и к невозможности решить задачу переноса излучения через такую среду в рамках линейной или классической нелинейной оптики.

Перечисленные явления, возникающие при прохождении мощного оптического излучения через дисперсные системы, обычно имеют комплексный характер, редко допускают возможность того или иного предельного перехода к упрощенным моделям. В связи с этим успешное теоретическое исследование подобных задач невозможно без построения удачных и достаточно подробных математических моделей явлений и эффективных вычислительных схем.

Первые попытки построения моделей взаимодействия мощного лазерного излучения с твердыми тугоплавкими и реакционноспособны-ми частицами были предприняты в работах автора [40, 38, 39]. Они, в свою очередь были стимулированы первыми экспериментальными работами [53, 54]. Затем последовал резкий рост числа публикаций по рассматриваемой проблеме, выполненный очень широким кругом исследователей (по этому поводу см., например, [185, 187]). Помимо теоретических работ накоплен обширный экспериментальный материал о всех важнейших микрофизических, оптических и газодинамических параметрах аэрозольной среды в процессе воздействия.

Это позволяет наконец реально ставить проблему построения математических моделей, описывающей комплексную реакцию дисперсной системы на воздействие мощного оптического излучения в зависимости от плотности потока энергии излучения и доводить решение этой проблемы до экспериментально наблюдаемых параметров.

Состояние проблемы.

Задачи нелинейного взаимодействия мощного оптического излучения с дисперсными системами впервые стали активно изучаться для

водных аэрозолей (облака, туманы и т.п.). В этой области построены модели регулярного испарения водной капли в поле излучения, обнаружены взрывные режимы испарения, построены модели переноса излучения через водный аэрозоль как в рамках однократного рассеяния, так и в ряде более точных приближений. Накоплен обширный экспериментальный материал. Соответствующую библиографию можно найти в [13, 17].

До широкого применения мощных лазерных источников излучения в атмосферных исследованиях модели воспламенения мелких частиц развивались, в основном, в направлении исследования процессов горения в нагретом воздухе (в топках). Библиографию по этому вопросу можно найти, например в [37, 36, 52, 56].

Первые эксперименты, обусловившие впоследствии создание нового научного направления исследований, проведены в 70-х годах в Институте оптики атмосферы СО АН СССР и описаны в работах [53, 68, 54]. Постановка задачи и построение моделей взаимодействия мощного излучения в реакционноспособных и тугоплавких аэрозолях отсутствовали до появления наших работ [93, 94, 40]. Отдельные вопросы динамики теплофизических и оптических характеристик тугоплавкого аэрозоля, находящегося под воздействием мощного излучения рассмотрены в работах [55, 58, 59, 72, 73, 74]. Некоторые методологические приемы, развитые в этих работах, использованы и в представленной диссертации (имеются соответствующие ссылки).

К настоящему моменту активно развиваются экспериментальные методики определения всех основных параметров нелинейного взаимодействия мощного излучения с дисперсной средой. Подробное описание результатов в этой области можно найти в [185, 187]. В частности, созданы микропирометры спектрального отношения, позволяющие определять динамику температуры аэрозольных частиц в режиме реального времени, апробирован метод оценки функции распределе-

ния частиц по размерам по результатам температурных измерений, разработаны методики определения изменения радиуса горящей или испаряющейся мелкой твердой частицы, обнаружены процессы переконденсации и возникновение мелкодисперсной фракции при воздействии на модельный аэрозоль, отработаны методики измерения динамики оптических характеристик дисперсной системы в процессе нелинейного воздействия мощным излучением, разработаны голографи-ческие методы оценки возмущений оптических характеристик среды в окрестности частиц, использованы эллипсометрические методы для определения температурных зависимостей комплексного показателя преломления материала дисперсных частиц. В большинстве этих работ принимал участие и автор, но его вклад в перечисленные исследования не являлся ведущим и соответствующие вопросы не входят в представленную работу.

В последнее время получили развитие исследования в области использования низкопороговых нелинейных эффектов для создания методик измерения микрофизических параметров дисперсных сред [9]. Это обусловлено нарастающим интересом общества к экологическим проблемам и возможностями применения разработанных моделей и экспериментальных методик в проблемах мониторинга состояния атмосферы, в особенности ее приземного слоя вблизи факелов крупных дымовых выбросов.

Цель исследования. Целью настоящей работы является построение моделей взаимодействия мощного оптического излучения с дисперсными системами, состоящими из твердых тугоплавких реакцион-носпособных частиц, разработка алгоритмов численного расчета основных характеристик взаимодействия, создание методик расчета характеристик излучения и дисперсной среды, контролируемых в реальных экспериментах, экспериментальная проверка основных выводов построенных моделей.

Сформулированная цель исследования включает в себя следующее.

1. Построение модели горения аэрозольных частиц в поле мощного оптического излучения с учетом реальных температурных зависимостей коэффициентов тепломассопереноса и комплекса химических реакций. Экспериментальная проверка основных параметров модели.

2. Построение модели диффузионного испарения аэрозольной частицы в поле мощного оптического излучения при одновременном присутствии окислителя.

3. Построение модели газодинамического испарения аэрозольной частицы в поле мощного оптического излучения в среду с противодавлением.

4. Построение модели взаимодействия мощного оптического излучения с дисперсной системой, находящейся в вакууме.

5. Разработка алгоритмов расчета характеристик испаренного вещества в условиях переконденсации при испарении в среду с противодавлением и в вакуум. Определение характеристик вторичных частиц.

6. Построение модели переноса излучения через дисперсную среду, состоящую из реакционноспособных частиц.

7. Определение основных оптических характеристик и постановка задачи о реакции дисперсной системы на мощное воздействующее излучение в режимах развитого испарения и переконденсации.

8. Разработка программ расчета возмущений оптических характеристик среды, распространения ограниченных световых пучков

при нелинейном рефракционном и дифракционном искажении.

Научная новизна. По мнению автора научная новизна исследования заключается в следующем.

Впервые построена и экспериментально подтверждена модель горения аэрозольных частиц, находящихся в поле мощного оптического излучения. Произведен последовательный учет реальных температурных зависимостей коэффициентов тепломассопереноса, комплекса реакций горения, включая гомогенную, получены эффективные коэффициенты стехиометрии комплекса реакций и теплового эффекта реакций, исследованы их зависимости от условий взаимодействия частиц с излучением. На основе построенных моделей разработаны численные методики расчета основных экспериментально контролируемых параметров дисперсной системы, в том числе радиуса и температуры частиц.

Изучен вопрос о зависимости скорости изменения оптических параметров воспламеняющегося аэрозоля от плотности потока энергии воздействующего излучения. Обнаружена область размеров частиц, при которых существует неоднозначная зависимость скорости выгорания от плотности потока энергии излучения. Выяснено, что выбор режима выгорания частицы в этом случае определяется предисторией процесса. Введены соотношения для диффузионно-химических критериев подобия, позволяющие в ряде случаев анализировать режимы выгорания частиц, не прибегая к численному решению уравнений исходной модели.

Впервые построена и экспериментально подтверждена модель диффузионного испарения горящей аэрозольной частицы в мощном оптическом поле. На основе созданной модели построены алгоритмы численного расчета полей температуры, концентраций и скоростей потоков реагентов, динамики радиуса и температуры аэрозольной частицы. Сформулированы условия и пределы применимости модели

диффузионного испарения. Показано, что при развитом режиме испарения процессы гетерогенного горения частицы прекращаются. Исследована зависимость скорости изменения оптических характеристик дисперсной системы от плотности потока энергии излучения в режимах диффузионного испарения с одновременным выгоранием частиц.

Впервые построена и экспериментально подтверждена модель испарения частиц в поле мощного оптического излучения в среду с противодавлением в рамках газодинамического приближения. Сформулированы условия на характеристики воздействующего излучения и дисперсной системы, при которых возникает развитый газодинамический режим испарения. Рассмотрены дозвуковые и сверхзвуковые режимы испарения. Показано, что при определенных значениях плотности потока энергии излучения образуется фронт, на котором основные газодинамические характеристики испаренного вещества претерпевают скачок. Исследована зависимость положения фронта ударной волны от размера частиц и характеристик излучения. Построены численные алгоритмы расчета основных характеристик газодинамического потока.

Построена газодинамическая модель испарения тугоплавкой частицы, находящейся в мощном оптическом поле, в условиях вакуума. Показано, что образующийся пар участвует в интенсивной переконденсации, приводящей к образованию мелкодисперсной фракции аэрозольной системы. Предложен термодинамический метод определения степени конденсации пара и оценены границы применимости этого метода. На основе предложенного метода определения степени конденсации получены некоторые аналитические решения для полей основных газодинамических характеристик. Разработаны и апробированы алгоритмы численного решения основных уравнений предложенной модели. Получено уравнение для функции распределения вторичных частиц по размерам, образующихся в результате перекон-

денсации пара. Разработана методика определения концентрации и размеров мелкодисперсной фракции аэрозоля в зависимости от размеров первичных частиц и плотности потока энергии излучения.

На основе построенных моделей впервые поставлена и решена задача переноса излучения через реакционноспособный аэрозоль в приближении однократного рассеяния. Сформулированы условия, при которых справедливо пороговое приближение в зависимости скорости изменения коэффициента аэрозольного ослабления от плотности потока энергии излучения. Показано, что при достаточно длинных трассах образуется стационарная или квазистационарная волна воспламенения, распространяющаяся вдоль трассы. Исследованы условия возникновения такой волны в зависимости от химических и физических характеристик дисперсной среды и плотности потока энергии излучения. В ряде случаев найдены аналитические решения для скорости фронта воспламенения, либо получены интегро - дифференциальные уравнения для определения скорости фронта воспламенения. Для полидисперсного аэрозоля построены и апробированы численные алгоритмы определения основных характеристик процесса переноса излучения, контролируемых в реальных экспериментах.

Впервые сформулирована задача о комплексной реакции дисперсной системы, состоящей из тугоплавких реакционноспособных частиц, на воздействующее излучение. В рамках этой задачи разработаны компьютерные методики численного расчета сечения рассеяния на вторичных частицах, определены возмущения оптических параметров среды в окрестности частиц, проведен анализ наблюдаемых сечений рассеяния и их связь с расчетными сечениями в зависимости от геометрии реального эксперимента. Рассмотрено распространение расходящихся световых пучков и влияние расходимости на процессы переноса излучения. Рассмотрены дифракционные и рефракционные искажения ограниченных световых пусков в рамках параболического прибли-

жения с учетом дополнительного рассеяния на частицах и в рамках этого приближения найдены некоторые аналитические решения для плотности потока энергии излучения и скорости фронта воспламенения.

Научная и практическая ценность исследования. Разработанные на основе построенных моделей численные алгоритмы позволяют рассчитывать основные характеристики переноса излучения через дисперсную среду, содержащую тугоплавкие реакционноспособ-ные частицы, в частности, прогнозировать условия распространения различного типа оптических сигналов через реальную атмосферу, загрязненную дисперсными продуктами антропогенного происхождения.

Физические результаты, полученные в работе, позволяют разрабатывать приборы, устройства, системы, предназначенные с одной стороны для управляемого воздействия на дисперсную систему с целью получения требуемых оптических параметров, с другой стороны предназначенные для определения микрофизических и оптических свойств аэрозоля, находящегося под воздействием мощного оптического излучения.

Построенные модели взаимодействия излучения с дисперсными системами и методологический подход, использованный при построении моделей, оказались основой для применения в других аналогичных проблемах и были активно использованы в ряде работ (см., например,

И)-

Достоверность результатов. Во всем комплексе построенных моделей взаимодействия излучения с дисперсной средой одной из главных целей являлось развитие модели до получения численных параметров, которые могли бы контролироваться в реальных экспериментах по воздействию излучения на дисперсные системы. В период проведения настоящего исследования было выполнено большое количество экспериментальных работ многочисленными независимыми авторами,

ссылки на эти работы имеются в настоящей диссертации. Результаты экспериментов подтвердили как основные приближения, используемые при построении моделей, так и важнейшие выводы, касающиеся поведения радиуса и температуры дисперсных частиц, оптических возмущений среды в окрестности частиц, зависимости оптических параметров дисперсной системы от плотности потока энергии излучения.

Поскольку в настоящем исследовании весьма активно использовались численные методы решения исходных уравнений моделей, во всех случаях определялись аналитические решения в рамках тех или иных упрощений. Корректность численных методов проверялась в том числе сравнением с полученными аналитическими результатами.

Активно использовались предельные переходы для получения результатов, вытекающих из задач, близких к рассматриваемым в настоящей работе.

Апробация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 64 работы, в том числе 2 монографии. Основные результаты работы докладывались на II всесоюзном совещании по атмосферной оптике (г. Томск, 1980), III Всесоюзном совещании по воздействию ионизирующих излучений и света (Кемерово, 1982), 4 международном симпозиуме по газовым и химическим лазерам (Стреза, Италия, 1982), 1У Всесоюзном симпозиуме по распространению лазерного излучения (Томск, 1983), 3 Всесоюзном совещании по распространению лазерного излучения в дисперсной среде (Обнинск, 1985), ГУ Всесоюзном симпозиуме по лазерной химии (Звенигород, 1985), ХГУ Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы физики аэродисперсных сред" (Одесса, 1986), III Всесоюзной конференции "Метрологическое обеспечение температурных и теплофизических измерений" (Харьков, 1986), УШ Всесоюзном симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере (Томск, 1986), ХУ Всесоюзной конференции по распространению радиоволн (Алма-Ата, 1987), IX Всесоюз-

ный симпозиум по лазерному и акустическому зондированию (Томск, 1987), X Всесоюзном симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере (Томск, 1989), XXY Всесоюзной конференции по актуальным вопросам физики аэродисперсных систем (Одесса, 1989), XI Всесоюзном симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере и водных средах (Томск, 1991), Y Совещания по распространению лазерного излучения в дисперсной среде (Обнинск, 1992).

Личный вклад автора Результаты, приведенные в настоящей работе, получены лично автором. Ряд исследований, которые также входят в проблему низкопороговых нелинейных взаимодействий излучения с дисперсными средами, в частности модели горения частиц во влажной среде, ряд экспериментальных исследований и т.п., в которых автор принимал второстепенное участие, не включен в настоящую диссертацию.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся

1. Модель горения аэрозольных частиц в поле мощного лазерного излучения в рамках своих основных выводов и приближений и развитый при построении модели методологический подход. В частности, утверждение о квазистационарности процессов горения, методика расчета динамики радиуса и температуры горящих частиц, зависимость скорости выгорания от плотности потока энергии излучения, существование области неоднозначности этой зависимости, методика и необходимость учета температурной зависимости коэффициентов тепломассопереноса, роль гомогенной реакции горения в случае воздействия внешним излучением.

2. Модель диффузионного испарения аэрозольных частиц в рамках своих основных выводов. В частности методика расчета динамики температуры и радиуса испаряющейся реакционноспособной частицы при различных значениях мощности излучения, утвер-

ждение о подавлении режимов гетерогенного выгорания частиц при их интенсивном испарении, о линейной зависимости скорости испарения в широких пределах изменений радиуса частиц в режиме развитого испарения, слабой зависимости температуры поверхности частицы от плотности потока излучения в этом режиме.

3. Модель испарения дисперсной частицы в поле мощного оптического излучения в газодинамическом режиме, в котором диффузионная модель испарения неприменима. В этом режиме испарения существуют условия, при которых скорость испаренного вещества становится сверхзвуковой и в окрестности испаряющейся частицы возникает неподвижный относительно частицы фронт ударных скачков основных газодинамических параметров. Расстояние до фронта определяется плотностью потока энергии излучения и линейно зависит от размера частицы.

4. Модель взаимодействия дисперсной системы с мощным оптическим излучением в условиях вакуума. В частности, термодинамический метод оценки степени конденсации пара, вывод об образовании мелкодисперсной фракции вторичных частиц, образовавшихся в результате конденсации в области пересыщения испаренного вещества.

5. Модель взаимодействия мощного оптического излучения с дисперсной системой, состоящей из реакционноспособных частиц, в приближении однократного рассеяния, в рамках своих основных приближений и выводов. В частности, утверждение о том, что при взаимодействии мощного излучения с реакционноспособным аэрозолем при определенных условиях образуется стационарное или квазистационарное движение фронта воспламенения дисперсной системы, распространяющееся вдоль трассы. При взаи-

модействии с мелкодисперсной фракцией аэрозоля такой фронт, напротив, образовываться не может. Для полидисперсного аэрозоле с небольшим разбросом по размерам может образоваться движущийся фронт воспламенения, но лишь в определенном диапазоне плотностей потока энергии излучения. При значительном увеличении мощности излучения реакция дисперсной системы приведет к увеличению оптической толщи системы из-за активного образования вторичных частиц.

6. Модель расчета оптических возмущений среды, содержащей дисперсные частицы. В частности, выводы о необходимости учета реальной геометрии эксперимента при расчетах сечения рассеяния в приближении Рэлея - Ганса, методика определения скорости фронта воспламенения в параболическом приближении.

Заключение диссертации по теме «Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (по отраслям наук)», Шайдук, Александр Михайлович

Основные результаты представленной работы состоят в следующем.

1. Разработана математическая модель выгорания аэрозольной частицы, взвешенной в холодной среде в поле мощного оптического излучения. Модель включает в себя последовательный учет наиболее важных особенностей проблемы, в том числе влияние реальных температурных зависимостей коэффициентов тепломассообмена, наличие дополнительного источника энергии, изменение условий догорания реагентов при течении гомогенных реакций, изменение эффективных коэффициентов стехиометрии реакции и теплового эффекта реакций.

На основе построенной модели создан комплекс программ для численного расчета всех наблюдаемых характеристик процесса выгорания аэрозольных частиц в поле мощного лазерного излучения. В ряде предельных случаев (диффузионный режим, химически крупные и мелкие частицы) найдены аналитические решения для ряда экспериментально контролируемых характеристик процесса. Приведенная модель выгорания аэрозольных частиц подтверждена экспериментально во всех оптически контролируемых параметрах как автором настоящей работы, так и в многочисленных экспериментах, проведенных другими исследователями.

Изучен вопрос о стехиометрии комплекса реакций выгорания и об эффективном тепловом эффекте комплекса реакций, определены зависимости коэффициентов стехиометрии и теплового эффекта от температуры и радиуса частиц. Построены диффузионно-химические критерии подобия, позволяющие решать вопрос о необходимости учета в исходной модели той или иной химической реакции и определить условия выгорания аэрозольных частиц под действием воздействующего излучения.

Обнаружена область размеров частиц, при которых существует неоднозначная зависимость скорости выгорания от плотности потока энергии излучения. Доказано, что выбор того или иного значения скорости горения определяется предисторией процесса. Выяснена физическая причина обнаруженной неоднозначности, определены условия, при которых возможно возникновение неоднозначной зависимости.

2. Построена математическая модель диффузионного испарения горящей аэрозольной частицы в поле мощного оптического излучения. Модель учитывает возникновение новых объемов газа в окрестности частицы (стефановский поток), температурную зависимость коэффициентов тепломассопереноса, присутствие химических реакций окисления, протекающих одновременно с испарением частицы.

На основе построенной модели создан комплекс программ, позволяющих рассчитывать динамику радиуса и температуры, полей температуры и концентраций реагентов в окрестности частиц. В предельных случаях найдены аналитические решения. Показано, что при развитых режимах испарения процесс гетерогенного выгорания частицы прекращается. Определена область применимости диффузионного приближения. В частности, получено, что при развитых режимах испарения скорость изменения радиуса твердой аэрозольной частицы становится линейной функцией плотности потока излучения, а температура слабо зависит от интенсивности излучения. Получено экспериментальное подтверждение основных выводов модели.

3.Построена модель испарения аэрозольной частицы при высоких значениях плотности потока энергии излучения в газодинамическом приближении в среду с противодавлением и в условиях вакуума. Модель описывает как дозвуковые режимы испарения аэрозольной частицы, так и сверхзвуковые режимы. В сверхзвуковом режиме испарения на некотором расстоянии от частиц образуется неподвижный сферический фронт, на котором основные газодинамические параметры вещества претерпевают ударный скачок.

На основании газодинамической модели созданы расчетные методики, позволяющие получать поля давлений, температуры, скорости и концентраций испаренного вещества в окрестности аэрозольной частицы. Рассмотрено газодинамическое приближение при испарении вещества частицы в условиях переконденсации. Предложен термодинамический метод, позволяющий анализировать развитие образующейся двухфазной системы через степень конденсации пара. Развит термодинамический метод определения этого параметра.

Разработан комплекс программ, позволяющий определять поля температуры, скорости и давления испаряющегося вещества с учетом переконденсации при испарении в вакуум. Построена методика численного определения функции распределения вторичных частиц при различных расстояниях от частицы. Разработана методика расчета скорости испарения и температуры аэрозольной частицы при испарении в вакуум в зависимости от времени и плотности потока энергии излучения.

4. На основе построенной модели выгорания частиц впервые поставлена и решена задача о переносе излучения через ансамбль воспламеняющихся частиц в приближении однократного рассеяния. Показано, что при воздействии мощного оптического излучения на ансамбль реакционноспособных аэрозольных частиц может образоваться фронт воспламенения, который распространяется вглубь трассы. Для ряда практически важных случаев удалось найти аналитические решения для скорости фронта воспламенения аэрозольной системы. Исследовано влияние конечности скорости фронта воспламенения на наблюдаемые в эксперименте параметры излучения.

Разработаны методики численного решения задачи переноса излучения и определения параметров аэрозольной системы при нелинейном воздействии мощного оптического излучения. Показано, что для так называемых химически мелких частиц квазистационарной волны фронта воспламенения уже не возникает. Изучена реакция на воздействующее излучение полидисперсной аэрозольной системы, состоящей из реакционноспособных частиц.

Разработана модель расчета оптических характеристик аэрозольной системы при мощности воздействующего излучения, вызывающего активное испарение частиц как в диффузионном, так и в газодинамическом режиме. В частности, приведена методика определения объемного коэффициента аэрозольного ослабления при наличии активной переконденсации испаренного вещества и трансформации функции распределения аэрозоля.

Разработана модель нелинейного взаимодействия излучения со средой, окружающей аэрозольные частицы. На основе моделей расчета полей газодинамических характеристик реагентов или испаренной компоненты разработаны методики оценки оптических возмущений среды в окрестности частиц. В приближении Рэлея - Ганса рассчитаны сечения рассеяния излучения на тепловых и газовых возмущениях. Исследована область применимости полученных результатов. Обнаружено дополнительное ограниченение, связанное с анализом наблюдаемых оптических характеристик в реальном эксперименте и известным парадоксом экстинкции. Методика расчета оптических возмущений среды подтверждена экспериментально.

Рассмотрено распространение слаборасходящихся световых пучков и влияние расходимости на процессы нелинейного воздействия излучения на аэрозоль. В рамках параболического приближения поставлена задача распространения ограниченных световых пучков в условиях дифракционного, рефракционного искажений исходного пучка при учете дополнительного нелинейного рассеяния на воспламеняющихся аэрозольных частицах. В некоторых практически важных случаях найдены аналитические решения параболического уравнения для амплитуды излучения и скорости фронта воспламенения.

Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую благодарность научному консультанту профессору Вукатому Владимиру Ивановичу за всестороннюю поддержку и помощь в работе, профессору Сагалакову Анатолию Михайловичу - за сотрудничество и совместную разработку ряда вопросов, доценту Краснопевцеву Владимиру Николаевичу и доценту Лямкиной Галине Владимировне -за многолетнюю совместную работу. Автор также выражает благодарность сотрудникам кафедры общей физики, перечислить которых здесь было бы затруднительно, в различное время принимавших участие в совместной работе, а также тех сотрудников физического факультета АГУ, чьи экспериментальные работы стимулировали настоящее исследование.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Шайдук, Александр Михайлович, 1998 год

Литература

[1] Зуев В.Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере. -М.: Радио и связь, 1981.

[2] Волковицкий O.A., Седунов Ю.С., Семенов Л.П. Распространение интенсивного лазерного излучения в облаках. - Л.: Гидро-метеоиздат, 1982, 312с.

[3] Зуев В.Е., Землянов A.A., Копытин Ю.Д., Кузиковский A.B. Мощное лазерное излучение в атмосферном аэрозоле. Новосибирск: Наука. 1984. 223с.

[4] Зуев В.Е., Землянов A.A., Копытин Ю.Д. Нелинейная оптика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат. 1989. 256с.

[5] Кандидов В.П. Обзор нелинейных эффектов при распространении лазерного излучения в атмосфере. // Нелинейная оптика и оптоакустика атмосферы. Томск.: ИОА СО АН СССР. 1988. с.3-12.

[6] Industrial air pollution. Assessment and control. // Edited by Aysen Muezzinogln, Martin L. Williams. NATO ASI Series, v.31. 1992. 245p.

[7] Окружающая среда и здоровье населения России. / Под ред. М.Фешбах. М.: ПАИМС, 1995. 448с.

[8] Зуев В.Е., Белан Б.Д., Задде Г.О. Оптическая погода. Новосибирск: Наука. 1990г. 191с.

[9] Суторихин И.А. Низкопороговое нелинейное взаимодействие мощного лазерного излучения с твердым антропогенным аэрозолем. Дис-ция доктора физ-мат наук. Барнаул - Томск: 1996, 287с.

[10] Букатый В.И. Взаимодействие лазерного излучения с твердым горючим аэрозолем. Дис.-ция д.-ра физ.-мат. наук. Томск. 1986. 383с.

[11] Зуев В.Е., Кабанов М.В. Перенос оптических сигналов в земной атмосфере в условиях помех. - М.: Сов. радио, 1977, 368 с.

[12] Зуев В.Е. Нелинейная оптика атмосферы. - Известия высших учебных заведений. Физика. 1983, N2, с 2 - 4.

[13] Зуев В.Е., Копытин Ю.Д., Кузиковский A.B. Нелинейные оптические эффекты в аэрозолях. - Новосибирск: Наука, 1980, -184 с.

[14] Радиационные характеристики атмосферы и земной поверхности. /Под ред. К.Я. Кондратова. JI: Гидрометеоиздат, 1969, -564 с.

[15] Креков Г.М., Рахимов Р.Ф. Оптико-локационная модель континентального аэрозоля. Новосибирск: Наука, 1982. 200с.

[16] Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. - М: Советское радио, 1970, - 496 с.

[17] Зуев В.Е., Землянов A.A. Взрывы капель под действием интенсивного лазерного излучения. - Известия высш. учеб. заведений, физика. 1983, N2, с.53 - 65.

[18] Williamson S.J. Fundamental of Air Pollution. - N.Y.: Addison Wesley, 1973, 326p.

[19] Старикович М.А., Доброхотов В.И., Тагер С.А. Научно - технические проблемы сжигания энергетического топлива. // Y Всесоюзная конференция по горению органического топлива. Новосибирс: Изд. ИТФ СО АН СССР. 1984. с. 6.

[20] Креков Г.М., Рахимов Р.Ф. Оптико-локационная модель континентального аэрозоля. - Новосибирск: Наука, 1982, - 198с.

[21] Голицын Г. С., Шукуров А. X., Гинзбург A.C., Сутугин А. Г., Андронова А. В. Комплексное исследование микрофизичес.ких и оптических свойств дымового аэрозоля. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. N 3. с. 227 - 234.

[22] Андронова А. В., Костина Е. М., Кутов А. С., Минашкин В. М., Пирогов С. М., Обвинцев Ю. И., Сутугин А. Г. Оптические и микрофизические свойства аэрозолей, полученных при горении различных материалов. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. N 3. с. 235-243.

[23] 13 Аникин П. П., Шукуров А. X. Спектральное ослабление излучения дымовым аэрозолем. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. N 3. с. 244-249.

[24] Лукшин В. В., Исаков А. А. Оптические характеристики дымовых аэрозолей. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1 1988. Т. 24. N 3. с. 250-257.

[25] Исаков А. А.. Лукшин В. В., Свиридснков М. А. Спектронефе-лометрические исследования дымовых аэрозолей. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океа.на. 1988. Т. 24. N 3. С. 258 -261.

[26] Сидоров Н. Н. Свойства, дымовых аэрозолей по данным измерения матриц рассеяния света. // Изп. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. N 3. С. 262-273.

[27] Соколик И. Н. Интерпретация измерений оптических характеристик дымового аэрозоля. //Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. N 3. С. 274-279.

[28] Капустин В. Н., Корнеев А. А. Исследование процессов агрега-тообразования и оптических проявлений несферичности частиц различных дымов. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. N 3. С. 280-289.

[29] Андронова А. В.. Шукуров А. X., Шукурова Jl. М. О спектральном пропускании излучения пробами аэрозоля продуктов горения в диапазоне 220 мкм. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. N 3. С. 290 - 295.

[30] Penner J. Е., Molenkamp С. R. Predicting the consequences of nuclear war: precipitation scavenging of smoke. // Aerosol Sci. and Techn. 1989. V. 10. N 2. P. 258 - 266.

[31] Kahl J. D., Hansen A. D. A. Determination of regional sources of aerosol black carbon in the Arctic. // Geophys. Res. Lett. 1989. V. 16. N 4. P. 327 - 330.

[32] Виноградова А. А.. Полиссар А. В. Элементный состав аэрозоля в атмосфере центральной части Российской Арктики. // Физика атмосферы и океана. 1995. Т. 31. N 2. С. 264 - 275.

[33] Clarke A. D. Aerosol light absorption by soot in remote environments. // Aerosol Sci. and Techn. 1989. v. 10. N 1. P. 161 - 171.

[34] Noone K. J., Clarke A. D. Soot scavenging nica.snreniciils in arctic snowfall. // Atmosph. Environ. 1988. V. 22. N 12. P. 2773 - 2778.

[35] Зуев B.E., Копытин Ю.Д. Нелинейное распространение интенсивного света в газовой среде с твердым микрозаполнением. -Изв. высш. учеб. заведений. Физика, 1977, N11, с.79-105.

[36] Хитрин J1.H. Физика горения и взрыва. - М.: Издательство МГУ, 1957, - 442с.

[37] Основы практической теории горения. /Под ред. В.В.Померанцева. - Л.: Энергия, 1973, - 263с.

[38] Букатый В.И., Сагалаков A.M., Тельнихин A.A., Шайдук A.M. Динамика прозрачности углеродных частиц в поле оптического излучения. //ВИНИТИ, 8.05.79, N 1652-79.

[39] Букатый В.И., Сагалаков A.M., Тельнихин A.A., Шайдук A.M. Скорость волны просветления в воспламеняющемся аэрозоле. 1981. //ВИНИТИ, 19.06.81. N 2375.

[40] Букатый В.И., Сагалаков A.M., Тельнихин A.A., Шайдук A.M. Горение углеродных частиц в мощном оптическом поле. - Физика горения и взрыва, 1979, N6, с.46-50.

[41] Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972, - 720с.

[42] Бахвалов Н.С. Численные методы. - М.: Наука, 1973, - 632с.

[43] Букатый В.И., Жданов Е.П., Шайдук A.M. О горении аэрозольных частиц в поле электромагнитного излучения. - Физика горения и взрыва, 1982, N3, с.56 - 59.

[44] Букатый В.И., Шайдук A.M. Оптические возмущения среды вокруг горящих частиц. - В кн.: II Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. Тезисы докл.: Обнинск, 1982, ч.П, с.137-140.

[45] Головина Е.С. О константе скорости химической реакции и коэффициенте реакционного газообмена газификации углерода. -

В кн.: Химическая физика процессов горения и взрыва. Горение газов и натуральных топлив. Материалы YI Всесоюзного симпозиума. - Черноголовка, 1980, с.106-110.

[46] Головина Е.С. Высокотемпературное горение и газификация углерода. М.: Энергоатомиздат. 1983. 173с.

[47] Хитрин JI.H., Цуханова O.A. Горение углерода. //Успехи физических наук. 1950. т.41. N3. с.311-330.

[48] Краткая химическая энциклопедия, т.5. /Под ред. И.Л. Кру-нянца. - М.: Сов. энциклопедия, 1967. с.326.

[49] Хайкин Б.И. Гетерогенное горение. В кн.: Теплообмен в процессах горения. Черноголовка: 1979, с.58-79.

[50] Шайдук A.M. Горение твердого аэрозоля в мощном оптическом поле. - В кн.: Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. - Барнаул, 1982, с.52-61.

[51] Сагалаков A.M., Шайдук A.M. Тепловой режим твердой силь-нопоглощающей частицы в поле интенсивного оптического излучения. - В кн.: III Всесоюзное совещание "Воздействие ионизирующего излучения и света на гетерогенные системы". -Кемерово, 1982, с.247-248.

[52] Франк - Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. - М.: Наука, 1967.

[53] Погодаев В.А. Воздействие излучения СО2 - лазера на твердые микрочастицы. - В кн.: Тезисы докладов на IY Всесоюзном симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере. - Томск: 1973, с,316-318.

[54] Букатый В.И., Чапоров Д.П. Динамика прозрачности твердого аэрозоля в процессе взаимодействия с импульсным лазерным

излучением. - В кн.: Тезисы докладов на YI Всесоюзном симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере. - Томск: 1977, с.117-123.

[55] Захарченко C.B., Пинчук С.Д., Скрипкин A.M. О нелинейном распространении лазерного излучения в твердом аэрозоле. -Квантовая электроника, 1978, т.5. N4, с.934-937.

[56] Вильяме Ф.А. Теория горения. - М.: Наука, 1971.

[57] Тельнихин A.A. Высокотемпературное горение металлической частицы, инициируемое оптическим излучением. - В кн.: Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. - Барнаул, 1982, с.49-51.

[58] Лоскутов B.C., Стрелков Г.М. Горение сферической углеродной частицы в радиационном поле. - В кн.: II Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. -Обнинск, 1982, ч.Н, с.145-149.

[59] Щукин Е.Р., Даллакян М.А. К вопросу о гетерогенном горении аэрозольных частиц в поле лазерного излучения. - В кн.: II Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. - Обнинск, 1982, ч.П, с.153-156.

[60] Яламов Ю.И., Щукин Е.Р., Эйдинов Л.Г., Шулиманова З.Л. К вопросу о поверхностном горении аэрозольных частиц, нагреваемых внутренними источниками тепла. // Физика горения и взрыва. 1982. т.18. N4. с. 42-44.

[61] Жданов Е.П., Шайдук A.M. Горение аэрозольных частиц в мощном оптическом поле. - В кн.: II Всесоюзное совещание по атмосферной оптике. - Томск, 1980, ч.Ш, с.91.

[62] Суторихин И.А. Воздействие излучения С02 - лазера на одиночные углеродные частицы. // Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. - Барнаул: Изд-во Алт. унив.-та. 1982, с. 62-68.

[63] Краснопевцев В.Н., Суторихин И.А. Динамика температуры углеродных частиц. // Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. - Барнаул: Изд-во Алт. унив.-та. 1982, с. 75-81.

[64] Букатый В.И., Суторихин И.А. Экспериментальные исследования воздействия излучения С02 лазера на углеродные частицы. // Физика горения и взрыва. 1982. N 2. с. 96 - 99.

[65] Bukaty V.I., Telnikhin А.А., Shaiduk A.M. Enlightenment of a solid combustible aerosol by means of an intense optical radiation. -Fourth international simposium on gas flow and chemical lasers. Stresa (Italy), 1982, p.n. 88.

[66] Букатый В.И., Суторихин И.А., Шайдук A.M. Исследование динамики горения углеродной частицы в поле излучения С02 -лазера. Физика горения и взрыва, 1983, N1, с. 73-76.

[67] Букатый В.И., Суторихин И.А., Шайдук A.M. Исследование динамики горения углеродной частицы в поле излучения С02 -лазера. - В кн.: II Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. - Обнинск: 1982, ч.Н, с.141-144.

[68] Кузиковский А.В., Погодаев В.А. О горении твердых частиц под действием излучения С02 - лазера. - Физика горения и взрыва. 1977, т.13, N5, с. 783.

[69] Таблицы физических величин. /Под ред. акад. И.К.Кикоина. -М.: Атомиздат, 1976, - 1006 с.

[70] Температура одиночных угольных частиц, нагреваемых излучением С02 - лазера. - В кн.: II Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. - Обнинск: 1982, ч.Н, с. 134.

[71] Ткаченко В.И., Лушев В.П., Потапов М.Г. Экспериментальные исследования динамики прозрачности и дефокусировки оптического излучения в твердом аэрозоле. //Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. Барнаул, 1982. с.82-87.

[72] Лоскутов B.C., Стрелков Г.М. Ослабление лазерного излучения горящим аэрозолем из частиц сажи. - В кн.: II Всесоюзное совещание по атмосферной оптике. Тез. докладов. - Томск, 1980, ч.Ш, с.95-98.

[73] Лоскутов B.C., Стрелков Г.М. Ослабление лазерного излучения горящим аэрозолем из частиц сажи. - В кн.: Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. - Барнаул: 1982, с.28-42.

[74] Лоскутов B.C., Стрелков Г.М. Распространение лазерного импульса в аэрозоле из частиц сажи. - Препринт N24-351: Изд-во ИРЭ АН СССР, 1982, 29с.

[75] Щукин Е.Р., Даллакян М.А. О горении двух частиц, находящихся на произвольном расстоянии друг от друга. //II Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. ч.2. Обнинск: 1982, с.149-152.

[76] Сухоруков А.П., Хохлов Р.В., Шумилов Э.Н. Динамика просветления облаков лазерным пучком. - Письма в ЖЭТФ, 1971, т. 14, с.245-250.

[77] Сухоруков А.П., Шумилов Э.Н. Просветление полидисперсного тумана. - Журнал технической физики. 1973, т.ХШ, вып.5, с.1029-1041.

[78] Ван-де-Хюлст Р. Рассеяние света малыми частицами. - М.: ИЛ, 1961.

[79] Шифрин К.С. Рассеяние света в мутной среде. - М.-Л.: Госте-хиздат, 1951, - 287 с.

[80] Шифрин К.С., Золотова Ж.К. Кинетика испарения капли в радиационном поле. - Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1966, N12, с. 1311-1315.

[81] Кузиковский A.B. Динамика сферической частицы в мощном оптическом поле. - Изв. высш. учеб. заведений. Физика. 1970, вып.5, с.89-94.

[82] Крылов В.Н., Скобля Н.С. Методы приближенного преобразования Фурье и обращения преобразования Лапласа. - М.: Наука, 1974.

[83] Сагалаков A.M. Динамика просветления аэрозоля в поглощающей среде. - Журнал технической физики, 1981, т.1, с.876-879.

[84] Мэйтлэнд А., Данн М. Введение в физику лазеров. - М.: Наука, 1978, с.166-167.

[85] Колосов В.В., Кузиковский A.B. Фокусировка и дефокусировка света при взрыве аэрозолей в лазерных пучках. - Журнал технической физики, 1979, т.49, N1, с.101-104.

[86] Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.: Наука, 1978, с.235-242.

[87] Захарченко C.B., Скрипкин A.M. Проводящий канал в аэрозольной среде, инициированный лазерным излучением. - В кн.: II Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. - Обнинск: 1982, ч.П, с.98-101.

[88] Калиткин H.H. Численные методы. - М.: Наука, 1978, 512 с.

[89] Блох А.Г. Тепловое излучение в котельных установках. - Л.: Энергия, 1967, 326 с.

[90] Грачев Ю.Н., Лоскутов B.C., Стрелков Г.М. Тепловые искажения лазерного пучка в аэрозоле из частиц сажи. - В кн.: Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. - Барнаул, 1982, с. 19-27.

[91] Стрелков Г.М. Об описании распространения лазерного пучка в среде с тепловыми ореолами. - В кн.: II Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. -Обнинск: 1982, ч.П, с. 157-160.

[92] Лоскутов B.C., Стрелков Г.М. Просветление полидисперсного сажистого аэрозоля лазерным излучением. - В кн.: II Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. - Обнинск: 1982, ч.П, с. 160-165.

[93] Букатый В.И., Сагалаков A.M., Тельнихин A.A., Шайдук A.M. Прозрачность сажистых частиц в поле импульсного ОКГ. - Доклад на I Всесоюзном совещании по распространению оптического излучения в дисперсной среде. - Обнинск: 1978, с. 330.

[94] Букатый В.И., Сагалаков A.M., Тельнихин A.A., Шайдук A.M. Динамика прозрачности углеродных частиц в поле оптического излучения. - Деп. в ВИНИТИ, N1652-79 от 8 мая 1979 г.

[95] Букатый В.И., Сагалаков A.M., Тельнихин A.A., Шайдук A.M. Скорость волны просветления в воспламеняющемся аэрозоле. Деп. в ВИНИТИ, 1981, N2375-81.

[96] Букатый В.И., Сагалаков A.M., Тельнихин A.A., Шайдук A.M. Просветление твердого горючего аэрозоля мощным световым пучком. - Журнал прикладной спектроскопии, 1982, t.XXXYI, вып.4, с. 557-561.

[97] Букатый В.И., Тельнихин A.A., Шайдук A.M. Динамика просветления твердого горючего аэрозоля мощным световым пучком. - В кн.: Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. - Барнаул: 1982, с. 3-19.

[98] Букатый В.И., Шайдук A.M. Скорость просветления полидисперсного воспламеняющегося аэрозоля. - В кн.: Распространение лазерного излучения в поглощающей свет среде. - Томск: 1982, с.40-48.

[99] Букатый В.И., Шайдук A.M. Оптические возмущения среды вокруг горящих частиц. - В кн.: II Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. - Обнинск: 1982, ч.П, с. 137-140.

[100] Башкирова Н.П., Сагалаков A.M. Распространение волны просветления в неоднородном воспламеняющемся аэрозоле. - Журнал прикладной механики и теоретической физики, 1981, N4, с. 76-83.

[101] Башкирова Н.П., Сагалаков A.M. Просветление монодисперсного неоднородного аэрозоля в мощном оптическом поле. - В кн.: Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. - Барнаул: 1982, с.43-48.

[102] Букатый В.И., Погодаев В.А., Чапоров Д.П. Динамика твердой микрочастицы в поле лазерного излучения. - Журнал прикладной механики и технической физики, 1979, N1, с.30-33.

[103] Производство и свойства углеродных саж. Вып.1, /Под ред. В.Ф.Суровикина. - Омск: Энергия, 1972.

[104] Ньютон Р. Теория рассеяния волн и частиц. - М.: Мир, 1969.

[105] Борн М., Вольф Э. Основы оптики. - М.: Наука, 1973.

[106] Справочник по специальным функциям. /Под ред. М.Абрамовича и И.Стиган. -М.: Наука, 1979, 687 с.

[107] Букатый В.И., Копытин Ю.Д., Хмелевцов С.С., Чапоров Д.П. Тепловое самовоздействие оптических импульсов в модельных аэрозольных средах. - Изв. высших учеб. заведений, Физика, 1976, N3, с.33-39.

[108] Аскарьян Г.А., Михалевич В.Г., Шипуло Г.П. Ореольное рассеяние мощного света при воздействии излучения на микрочастицы вещества. - Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1971, т,60, с.2170-2174.

[109] Кутуков В.Б., Островский Ю.К., Яламов Ю.И. Нелинейное рассеяние оптического излучения в среде, содержащей поглощающие центры. - Письма в Журнал технической физики. 1975, т.1, вып.12, с.585.

[110] Копытин Ю.Д., Хмелевцов С.С. Новый механизм самофокусировки света в газовой среде при наличии поглощающих центров. - Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики, 1975, т.21, вып.1, с.45-48.

[111] Букатый В.И., Копытин Ю.Д., Хмелевцов С.С. Тепловое самовоздействие интенсивных световых импульсов при распространении в твердом аэрозоле. - В кн.: II Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере. - Томск, 1973, с.328-330.

[112] Аскарьян Г.А. Уменьшение проникающей способности интенсивного света из-за рассеяния на преломляющих ореолах оптического возмущения среды. - Журнал экспериментальной и теоретической физики, т.45, 1963, с.810-814.

[113] Кутуков В.Б., Островский Ю.К., Яламов Ю.И. Нелинейное рассеяние лазерного излучения на движущейся в газе поглощающей частице. - В кн.: Тезисы докладов I Всесоюзного совещания по атмосферной оптике. Томск: 1976, ч.Н, с.194-197.

[114] Кутуков В.Б., Марков М.Г., Островский Ю.К., Яламов Ю.И. Рассеяние света на однородной частице в неоднородной среде. -В кн.: Тезисы докладов I Всесоюзного совещания по атмосферной оптике. - Томск: 1976, ч.П, с.190-193.

[115] Kerker M. The scattering of light and other electromagnetic radiation. N.-Y.: Academic Press, 1969.

[116] Бабенко В.А., Пришивалко А.П. Рассеяние света радиально-неоднородными сферическими частицами. - Препринт N86 Института физики АН БССР, 1975, с.73.

[117] Бабенко В.А. Рассеяние излучения каплей, окруженной облаком пара убывающей плотности. - В кн.: Тезисы докладов III Всесоюзного симпозиума по распространению лазерного излучения в атмосфере. - Томск: 1975, с.14-14

[118] Букатый В.И., Копытин Ю.Д., Погодаев В.А. Горение углеродных частиц, инициированное лазерным излучением. - Изв. высших учеб. заведений, Физика, 1983, N2, с. 14-22.

119] Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Статистическая физика. - М.: Наука. 1976, т.5, ч.1, с. 281.

120] Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. - М.: Наука. 1979. 528 с.

121] Хирс Д., Паунд Г. Испарение и конденсация. - М.: Металлургия, 1966.

122] Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. - М.: Наука, 1966. - 688 с.

123] Левич В.Г., Вдовин Ю.А., Мямлин В.А. Курс теоретической физики. - М.: Наука, 1971, т.2. - 633 с.

124] Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. - М.: Наука, 1976. 888 с.

125] Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - М.: Наука, 1970, 904 с.

126] Анисимов С.И., Имас Я.А., Романов Г.С., Ходыко Ю.В. Действие излучения большой мощности на металлы. - М.: Наука, 1970, 272 с.

127] Витовец Я., Павлюкевич Н.В., Смолик И., Фисенко С.П. // Инженерно-физический журнал. 1989. т.56. N6. с. 1256-1261.

128] Кронберг Т.К. Нелинейное распространение мощных лазерных пучков в твердом аэрозоле. Дис-ция канд. физ.-мат. наук. Томск, 1992, - 139 с.

[129] Владимиров B.C. Обобщенные функции в математической физике. - М.: Наука, 1978, - 256 с.

[130] Попова JI.B., Сутугин А.Г. Воздействие потока лазерного излучения на пылевые частицы в заатмосферных условиях. // III Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. - Обнинск. 1985, ч.4, с. 191-195.

[131] Грачев Ю.Н., Стрелков Г.М. О коэффициенте излучения сферической аэрозольной частицы. //III Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. - Обнинск. 1985, ч.4, с. 143-146.

[132] Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. - М.: 1986, 664 с.

[133] Зельдович Я.Б. К теории образования новой фазы. Кавитация. ЖЭТФ. 1942. N11-12. с. 525-538.

[134] Райзер Ю.П. О конденсации в облаке испаренного вещества, расширяющегося в пустоту. ЖЭТФ. 1959. вып.6, с. 1741-1750.

[135] Свердлов М.Ю. Диагностика оптических неоднородностей в задачах распространения лазерных пучков в аэрозолях. Дисс. канд. физ.-мат. наук. Барнаул. 1991. 114 с.

[136] Краснопевцев В.Н. Нелинейные эффекты при распространении интенсивного лазерного излучения в твердом горючем аэрозоле. Дисс. канд. физ.-мат. наук. Барнаул. 1986. 132 с.

[137] Пришивалко А.П., Бабенко В.А., Кузьмин В.Н. Рассеяние и поглощение света неоднородными и анизотропными сферическими частицами. - Минск. Наука и техника. 1984. - 264 с.

[138] Kattawar G.W., Hood D.A. Electromagnetic scattering from a spherical poly dispersion of coated spheres. - Appl. Opt., 1976, v.15, N8, pp 1996-1999.

[139] Фольмер M. Кинетика образования новой фазы. - М.: Наука. 1986. 204с.

[140] Дерягин Б.В. Общая теория образования новой фазы. Статистическая кавитация в нелетучей жидкости. // Журнал технической физики. 1973. т.65. в.6. с. 22-61.

[141] Первушин Ю.В. Проблема термодинамической устойчивости новой фазы. Тенденция развития. // Журнал физической химии. 1988. т.62. N4, - с. 900-907.

[142] Абрамов A.A., Коган М.Н. Сильная дозвуковая конденсация одноатомного газа. // Изв. АН СССР. 1989. N1. с. 165-169.

[143] Букатый В.И., Гончаров Ю.В., Краснопевцев В.Н., Шайдук A.M. Исследование температурной зависимости показателя преломления сапфира. // Оптика и спектроскопия, 1984, т.56, в.З, с. 461-463.

[144] Суторихин И.А., Шайдук A.M. Горение углеродных частиц в пульсирующем поле мощного лазерного излучения. //YII Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения. Томск. ИОА. 1984. 4 с.

[145] Букатый В.И., Кронберг Т.К., Шайдук A.M. Распространение света в горючем аэрозоле на наклонных и горизонтальных трассах. //3 Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. Обнинск., 1985, 5 с.

[146] Букатый В.И., Шайдук A.M. Динамика газовых ореолов вокруг горящих частиц в поле лазерного излучения. // IY Всесоюзный симпозиум по лазерной химии. Звенигород. 1985. 5 с.

[147] Букатый В.И., Краснопевцев В.Н., Шайдук A.M. Температура углеродных частиц в поле лазерного излучения. // Известия ВУЗов. Физика. 1986. N10. с. 110-113.

[148] Букатый В.И., Краснопевцев В.Н., Шайдук A.M. Температура горящего аэрозоля в поле лазерного излучения. // XIY Всесоюзная конференция "Актуальные вопросы физики аэродисперсных сред". Одесса, 1986. 3 с.

[149] Букатый В.И., Краснопевцев В.Н., Шайдук A.M. Температура углеродного аэрозоля в мощном оптическом поле. // III Всесоюзная конференция "Метрологическое обеспечение температурных и теплофизических измерений". Харьков, 1986, 3 с.

[150] Букатый В.И., Краснопевцев В.Н., Шайдук А.М Испарение горящей углеродной частицы в интенсивном оптическом поле. Деп. в ВИНИТИ. N4709-B86, 30.06.86. 6 с.

[151] Букатый В.И., Краснопевцев В.Н., Шайдук А.М Испарение гор-бчей частицы в мощном лазерном поле. // XIY Всесоюзная конференция "Актуальные вопросы физики аэродисперсных сред". Одесса, 1986. 4 с.

[152] Букатый В.И., Кронберг Т.К., Шайдук А.М Ослабление излучения в воспламеняющемся аэрозоле на наклонных и горизонтальных трассах. // YIII Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере. Томск. 1986. 5 с.

[153] Букатый В.И., Шайдук А.М Влияние гомогенной реакции догорания СО на процесс горения углеродной частицы в интенсив-

ном оптическом поле. //В сб. Воздействие интенсивного лазерного излучения на твердый аэрозоль. Барнаул. 1987. 10 с.

[154] Букатый В.И., Краснопевцев В.Н., Шайдук A.M Испарение горящей углеродной частицы в интенсивном оптическом поле. // В сб. Нелинейное взаимодействие мощного лазерного излучения с твердым аэрозолем. Барнаул, 1986. 21 с.

[155] Букатый В.И., Кронберг Т.К., Шайдук A.M Нелинейное распространение света в горящем аэрозоле с учетом ореольного рассеяния. // XY Всесоюзная конференция по распространению радиоволн. Алма-Ата, 1987.

[156] Букатый В.И., Кронберг Т.К., Шайдук A.M Влияние нелинейного рассеяния на динамику прозрачности горючего аэрозоля в лазерном поле. //IX всесоюзный симпозиум по лазерному и акустическому зондированию. Томск. 1987. 4 с.

[157] Букатый В.И., Краснопевцев В. Н., Шайдук A.M Испарение горящей углеродной частицы в интенсивном оптическом поле. // Физика горения и взрыва. 1988. с. 41-48.

[158] Букатый В.И., Суторихин И.А., Шайдук A.M Температура поверхности углеродных частиц в поле лазерного излучения. // Теплофизика высоких температур. 1986. т.24. 6 с.

[159] Букатый В.И., Краснопевцев В.Н. Суторихин И.А., Шайдук A.M Взаимодействие мощного лазерного излучения с реакци-онноспособным аэрозолем. // Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. Обнинск -Барнаул. 1988. 4 с.

[160] Букатый В.И., Каплинский А.И., Шайдук A.M Гетерогенное горение частицы влажного углеродного аэрозоля в поле лазерного излучения. // Всесоюзное совещание по распространению

лазерного излучения в дисперсной среде. Обнинск - Барнаул. 1988. 4 с.

[161] Букатый В.И., Шайдук А.М Эффективность просветления углеродного аэрозоля мощным световым пучком. // Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. Обнинск - Барнаул. 1988. 3 с.

[162] Букатый В.И., Каплинский А.И., Шайдук А.М Испарение водной оболочки углеродной аэрозольной частицы в поле лазерного излучения. // Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. Обнинск - Барнаул. 1988. 3 с.

[163] Букатый В.И., Свердло в М.Ю., Шайдук А.М Динамика тепловых ореолов горящих аэрозольных частиц. // Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. Обнинск - Барнаул. 1988. Зс.

[164] Букатый В.И., Каплинский А.Е., Шайдук А.М Взаимодействие непрерывного излучения С02 лазера с полидисперсным углеродным аэрозолем. // Оптика атмосферы. 1988. т.1. N8. 5 с.

[165] Букатый В.И., Кронберг Т.К., Шайдук А.М Влияние нелинейного рассеяния на динамику прозрачности горящего аэрозоля в лазерном поле. // Инженерно-физический журнал. 1988. т.55. N3. 4 с.

[166] Букатый В.И., Свердлов М.Ю., Шайдук А.М Экспериментальное исследование оптических возмущений вокруг горящих аэрозольных частиц. //ВИНИТИ, 27.07.88. 6097-88, 1988. 13 с.

[167] Букатый В.И., Каплинский А.Е., Шайдук А.М Горение углеродной частицы в поле лазерного излучения при повышенной влажности. //ВИНИТИ, 29.12.88. 9154-В88, 1988. 40 с.

[168] Букатый В.И., Кронберг Т.К., Шайдук А.М Просветление испаряющегося твердого аэрозоля в поле лазерного излучения. // Взаимодействие излучения с дисперсными средами. Томск.,

1988. 5 с.

[169] Лямкина Г.В., Шайдук А.М Испарение тугоплавких частиц в газодинамическом режиме с учетом переконденсации. // Взаимодействие мощного лазерного излучения с аэрозолем. Новосибирск. 1989. 10 с.

[170] Букатый В.И., Лямкина Г.В., Шайдук А.М Термодинамический метод оценки параметров пара испаряющейся аэрозольной частицы. // Нелинейное взаимодействие мощного лазерного излучения с твердым аэрозолем. Барнаул. 1989. 3 с.

[171] Букатый В.И., Лямкина Г.В., Шайдук А.М Термодинамический метод оценки степени конденсации пара в окрестности испаряющихся аэрозольных частиц. // X Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере. Томск.

1989.

[172] Букатый В.И., Лямкина Г.В., Шайдук А.М Термодинамический метод оценки пара испаряющейся частицы. //X Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере. Томск. 1989.

[173] Букатый В.И., Каплинский А.Е.., Шайдук А.М Динамика радиуса и температуры частицы влажного углеродного аэрозоля при ее горении в мощном оптическом поле. //X Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере. Томск. 1989.

[174] Букатый В.И., Шайдук А.М Сечение рассеяния испаряющейся углеродной частицы с учетом переконденсации. // Взаимодей-

ствие мощного лазерного излучения с аэрозолем. Новосибирск. 1989. 6 с.

[175] Букатый В.И., Лямкина Г.В., Шайдук А.М Функция распределения вторичных частиц при испарении в вакуум. // XXY Всесоюзная конференция по актуальным вопросам физики аэродисперсных систем. Одесса. 1989.

[176] Лямкина Г.В., Шайдук А.М Испарение и переконденсация тугоплавких частиц в мощном оптическм поле. // ВИНИТИ. 11.11.90. N 5653-ВУО, 1990.

[177] Букатый В.И., Каплинский А.Е., Суторихин И.А., Шайдук A.M. Динамика температуры и радиуса частицы влажного углеродного аэрозоля при ее горении в поле лазерного излучения. // Оптика атмосферы, т.З, N2, 1990. 5 с.

[178] Букатый В.И., Лямкина Г.В., Шайдук A.M. Динамика температуры и радиуса испаряющейся тугоплавкой частицы в вакууме в поле лазерного излучения. //XI Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере и водных средах. Томск. 1991.

[179] Букатый В.И., Лямкина Г.В., Шайдук A.M. Динамика температуры и радиуса углеродной частицы, испаряющейся в вакууме под действием лазерного излучения. // ВИНИТИ. 10.06.92. N 1914-И92. 1992.

[180] Букатый В.И., Лямкина Г.В., Шайдук A.M. Распространение мощного лазерного излучения в монодисперсном аэрозоле в условиях вакуума при переконденсации. // ВИНИТИ. 10.06.92. N 1915-И92. 1992.

[181] Лямкина Г.В., Шайдук A.M. Размеры и концентрация мелкодисперсной фракции аэрозоля при испарении тугоплавкой частицы в вакуум. // Оптика атмосферы, т.4., N11, 1991, 4 с.

[182] Лямкина Г.В., Шайдук A.M. Газодинамическая модель испарения тугоплавкой частицы в мощном оптическом поле с учетом переконденсации в условиях вакуума. // Оптика атмосферы. т.4., N7, 1991, 9с.

[183] Букатый В.И., Лямкина Г.В., Шайдук A.M. Распространение мощного лазерного излучения в монодисперсном аэрозоле в условиях вакуума. // Оптика атмосферы и океана. N11, 1992.

[184] Букатый В.И., Лямкина Г.В., Шайдук A.M. Распространение мощного лазерного излучения через испаряющийся в вакууме углеродный аэрозоль с учетом переконденсации. // Y Совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде. Обнинск: Гидрометеоиздат. 1992.

[185] Букатый В.И., Краснопевцев В.Н., Суторихин И.А., Шайдук A.M. Воздействие лазерного излучения на твердый аэрозоль. Барнаул: Изд.-во Алт. ун.-та. 1994, 100 с.

[186] Сагалаков A.M., Шайдук A.M. Распространение ограниченных лазерных пучков в воспламеняющемся аэрозоле. // Оптика атмосферы и океана. N 8. 1995. с. 1170-1174.

[187] Букатый В.И., Каплинский А.Е., Суторихин И.А., Шайдук A.M. Нелинейное взаимодействие лазерного излучения с твердым антропогенным аэрозолем. Барнаул: Изд.-во Алт. ун.-та. 1996. 96 с.