Проблемы тепло- и массопереноса в магнитных жидкостях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, доктор физико-математических наук Симоновский, Александр Яковлевич

• Симоновский, Александр Яковлевич
• доктор физико-математических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Симоновский, Александр Яковлевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОС В МШШНЫК ЖИДКОСТЯХ. ОБЗОР

ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Теплопроводность магнитных жидкостей

1.2.Конвективный теплообмен в магнитных жидкостях

1.3.Теплообмен при кипении магнитных жидкостей

1.4.Тепло- и массоперенос при высокотемпературных процессах охлаждения твердых тел в магнитной жидкости. Краткое содержание диссертации

ГЛАВА 2. ТЕПЛООБМЕН И 1ЩЮДИШШКА ПРОЦЕССОВ ОХЛЩЦЕНИЯ ТЕЛ

ЩЛИЦЦРИЧЕСЮЙ ФОРШ В МШШНОЙ ЩЦЮСШ

2.1. Экспериментальная установка и методика исследований

2.2.Решение внешней обратной задачи теплопроводности при малых значениях критерия В1 (В1 ~ 0,1)

2.3.Формирование пристенного кипящего слоя в магнитной жидкости на вертикальном цилиндре в отсутствие магнитного поля

2.4. Формирование пристенного кипящего слоя в магнитной жидкости на вертикальном цилиндре в магнитном поле, перпендикулярном образующей цилиндра

2.5.Образование локальных паровых полостей в магнитной жидкости вблизи поверхности охлаждаемого цилиндра при включенном магнитном поле

2. б. Экспериментальное моделирование процесса возникновения локальных паровых полостей вблизи поверхности цилиндра

2.7.Теоретический анализ формы полостей в магнитной жидкости у поверхности цилиндра

ГЛАВА. 3. ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЩЛИНДРЕ ПРИ ОХЛЩЦЕНИИ В МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

3.1. Экспериментальная установки и методика измерений

3.2.Формирование пристенного кипящего слоя на поверхности цилиндра, охлаждаемого в магнитной жидкости, при значениях критерия Bi ~ 1

3.3.Численное решение задачи о распределении температуры в объеме цилиндра, охлаждаемого в магнитной жидкости

3.4. Распределение термических напряжений в цилиндре, охлаждаемом в магнитной жидкости. Математическая модель

3.5. Распределение термических напряжений в цилиндре, охлаждаемом в магнитной жидкости. Обсуждение результатов расчетов

3.6.Остаточные деформации цилиндра, подверженного охлаждению в магнитной жидкости

ГЛАВА 4. ТЕПЛООБМЕН ШАРА С МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТЬЮ

4.1.Влияние магнитного поля и типов магнитных жидкостей на тепломассоперенос при охлаждении шара в магнитных жидкостях

4.2. Распределение формы свободной поверхности магнитной жидкости вблизи поверхности намагничивагацегося шара. Эксперимент

4.3.Теоретический анализ формы свободной поверхности магнитной жидкости вблизи поверхности намагничивающегося шара

4.4. Распределение сил, действующих в магнитной жидкости, окружаоцей намагничивагадийся шар, в магнитном поле

4.5. Распределение температуры на поверхности шара при его охлаждении в магнитной жидкости в приложенных магнит-

ных полях. Эксперимент

4.6.Решение задачи о распределении температуры внутри пара, охлаждаемого в магнитной жидкости в магнитном поле

4.7.Влияние размеров шара на интенсивность его охлаждения в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности

ГЛАВА 5. ТЕПЛООБМЕН ПЛАСТИНЫ С МШШНОЙ ЖШОСТЫО

5.1. Распределение магнитной жидкости в окрестности намагничивающейся пластины

5.2.Теоретическое описание формы свободной поверхности магнитной жидкости, окружающей намагничивающуюся пластину, во внешнем магнитном поле

5.3.Влияние размеров пластины на характер распределения магнитной жидкости вблизи поверхности пластины

5.4 .Температурные интервалы различных режимов кипения магнитной жидкости на поверхности намагничивающейся пластины

5.5.Определение параметров теплопереноса при охлаждении пластины в магнитной жидкости. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов

5.6. Результаты измерения интенсивности охлаждения в магнитной жидкости различных точек поверхности пластины, ориентированной параллельно направлению внешнего магнитного поля

5.7. Распределение термических напряжений в пластине, охлаждаемой в магнитной жидкости

ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЧАСТОТУ ОБРАЗОВАНИЯ ПУЗЫРЬКОВ ПАРА ПРИ ПУЗЫРЬКОВОМ КИПЕНИИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

6.1.Введение

242

6.2.Выбор и обоснование метода измерений частоты образования пузьрьков пара при пузырьковом кипении магнитной жидкости

6.3.Описание установки для измерения частоты образования

пузьрьков пара в магнитной жидкости в магнитном поле

6.4.Методика проведения измерений частоты образования пузьрьков пара в магнитной жидкости в магнитном поле

6.5.Результаты экспериментов по измерению частоты образования пузьрьков пара в магнитной жидкости

б. б. Возможная интерпретация экспериментов

ГЛАВА 7. ЗАКАЛКА СТАЛИ В МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

7.1.Выбор образцов стали, методика проведения закалки и анализа структуры и свойств закаленной стали

7.2.Твердость и структура доэвтектоидной стали после закалки в магнитной жидкости

7.3.Закалка эвтектоидной и низколегированной сталей в

магнитных жидкостях

7.4.Закалка стальных пластин в магнитной жидкости

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

292

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ат - температуропроводность

В - индукция магнитного поля С - объемная теплоемкость

О»,Су - теплоемкость при постоянном давлении и постоянном объеме с - константа

Он - диаметр пузырьков пара по Фритцу Е - модуль Юнга Ра - сила Архимеда К - поверхность

/ - частота образования пузырьков пара /ф - фиктивная плотность источноков тепла /п - функция распределения температуры в шаре

/ш-магнитная сила

£ - ускорение свободного падения

Н - напряженность магнитного поля

Нк - напряженность магнитного поля на бесконечности

Н0 - напряженность внешнего приложенного магнитного поля Н^Нг.Н^Н^Ну.Н^Н^Н^ - компоненты магнитного поля в различных

системах координат Ь - линейный размер, в частности шаг расчетной сетки по линейной

координате, высота пластины, высота катушки ¡, ], к - индексы

Л - частота флуктуационного зародьшеобразования К - изотермический модуль упругости к - константа

Ь - линейный размер тела, в частности, высота цилиндра, длина пластины

М - намагниченность <

М8 - намагниченность насыщения

Мп - нормальная к поверхности составляющая вектора намагниченности т - темп охлаждения

N - порядковое значение числа, в частности, предельный номер узла расчетной сетки, число витков катушки п - единичный вектор нормали Р - давление Ру - тензор напряжений

Ргг, р<рф, Ргф, Ргг, Рхх, Руу, Рху - компоненты тензора напряжений в

различных системах координат

ц - удельный тепловой поток (¡кр- критический тепловой поток

К - радиус пузырька, цилиндра, шара Кф - критический радиус пузырька Кл,Кг - главные радиусы кривизны г, г - радиус-вектор, полярная координата гУ- теплота испарения Т - температура

- температура стенки Тб - температура насыщения жидкости 1! - температура жидкости

Тф - предельная температура перегрева жидкости Т' - истинная скорость охлаждения Т' - средняя скорость охлаждения

( - линейный размер тела, в частности, высота пластины ц - вектор смещения

иц - тензор деформаций, выраженный через вектор смещения

V - объем

V - скорость движения жидкости

Vi , щ - компоненты вектора смещения

W- дополнительная комплексная плоскость

х, у, z - декартовы координаты

а - коэффициент теплоотдачи

|3р - коэффициент теплового расширения

А - символ приращения функции, смещения точки и т.п.

8¡j - символ Кронекера

Sij - тензор деформаций

Сгг, 8Г(р, Sqxp, Ezz ~ составляющие тензора деформаций в полярной системе координат

С, - вспомогательная комплексная плоскость rj - вязкость жидкости

r¡\ £ - координаты повернутой декартовой системы координат 0 - краевой угол

©г - разность температур, в частности, избыточная температура тела

0 - полярный угол в сферической системе координат X - теплопроводность ц - магнитная проницаемость

jiii, jiii, jj,sp, juiv - магнитные проницаемости цилиндра, жидкости, шара, пара

jlio - магнитная постоянная

|js - изотермический модуль упругости

v - кинематическая вязкость жидкости

р - плотность

pin - плотность магнетита

р1 - плотность жидкости

ру - плотность пара

рт/ - плотность магнитной жидкости

2 - поверхность

ст - поверхностное натяжение

Ош - поверхностная плотность фиктивных магнитных зарядов сйз - коэффициент Пуассона

т - время, шаг по времени в численных расчетах Ъш - время развития конвективных течений ф - полярный угол

(рр- скалярный потенщал магнитного поля фю - объемная концентрация магнитной фазы X - магнитная восприимчивость жидкости ¥ - безразмерная функция потока магнитного поля

Коэффициента полиномов А^Вп - коэффициенты ряда Фурье Ся^ГХтт ~

коэффициенты многочленов Лежандра вп, Ьь, Сп, Яшп, Ьт, Оп, рп, Уп, & - коэффициенты прочих полиномов

Операторы

А - оператор Лапласа V - оператор Гамильтона

Критерии

и- ~ т*

В1 = — - критерии Вио X

Принятые сокращения

ПАВ - поверхностно-активные вещества

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Проблемы тепло- и массопереноса в магнитных жидкостях»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы и направление исследований. Магнитные жидкости - искусственно синтезированньв сильно намагничивающиеся жидкие среда. Они представляют собой коллоидную взвесь ферро- или ферримагнитных частиц в жидком носителе. Размер коллоидных частиц порядка 100 ангстрем. Дисперсионной средой, вообще говоря, может служить любая жидкость. Наиболее распространенными дисперсионными средами являются вода, керосин, кремнийорганические масла и жидкие металлы. Для стабилизации системы используются различные поверхностно-активные вещества, как правило, жирньвэ кислоты.

Создание магнитных жидкостей обычно относят к середине 60-х годов и связывают с именем американского исследователя Р.Розенцвейга. Его группа работала над созданием намагничивающихся добавок к жидкому ракетному топливу для управления подачей топлива к двигателям ракет в условиях невесомости. Однако, по разньм причинам данное применение магнитных жидкостей не имело успеха. Но уникальные свойства, которыми наделена магнитная жидкость, оказались полезными в самых разнообразных отраслях науки, техники и медицины. Причем, с кавдьм годом открываются все более широкие перспективы использования магнитных жидкостей. Они уже нашли применение в уплотнителях, демпферах, тепло- и массообменных аппаратах, в мэдицине - для на-правленого транспорта' лекарств в организме человека, в экологии -для очистки сточных вод от различного рода загрязнений и т.д.

Уже около сорока лет шгнитные жидкости являются объектом интенсивных исследований ученых многих стран мира. Достаточно сказать, что ежегодно в разных странах мира проводятся различного рода научные форумы, посвященньв проблемам магнитных жидкостей. Вьшло в свет около десяти [1-10] монографий и крупных обзорных статей, рассматривающих различные аспекты физико-химии, механики, реологии, оптики, тепло- и массопереноса в магнитных жидкостях.

В настоящее время исследованы магнитныэ свойства магнитных жидкостей. Изучено влияние магнитного поля на гидродинамику и теплооб-

мен в потоках магнитной жидкости в каналах различной конфигураций-К числу наиболее исследованных процессов тепло- и массопереноса в магнитных жидкостях относятся диффузия магнитных частиц, кондуктив-ныи и конвективный механизмы теплообмена.

Тепло- и массоперенос, сопровождаемый фазовым переходом - теплообмен при кипении магнитной жидкости - оставался практически не изучен до начала 80-х годов. К этому времени и относятся первые исследования, положенные автором в основу данной работы. Интерес к изучению теплофизики кипения был обусловлен предложением, сделанным автором настоящей работы совместно с В.В.Чекановьм - о применении магнитной жидкости в качестве охлаждакщей среды для оптимизации высокотемпературных процессов, например, таких как закалка стали (авторское свидетельство СССР № 985076. Заявл.26.05.81, № 3294878/2202; опубл. 30.12.82 в В.И., 1982, № 48). Известно большое число разнообразных закалочньк сред: вода, водные растворы солей, щелочей, водорастворимье полимеры, масла, водно-масляные эмульсии и другие среда. Существование большого числа разнообразных закалочных сред вызвано широким диапазоном критических скоростей закалки для сталей с различным содержанием углерода и легирующих элементов. Кроме того, специфика хода фазовых превращений при закалке каждой отдельной марки стали и особенности охлаждения, обусловленные различной конфигурацией изделий, приводят к необходимости управления закалочным охлаждением даже при использовании наиболее оптимальной закалочной среда. Однако, существующие способы управляемого закалочного охлаждения: закалка под избыточным регулируемьм давлением, разновидности струйного охлаждения - душевое, спрейерное и др. являются эффективные, как правило, только при закалке достаточно крупных изделий. При закалке же мелких они становятся малопригодными в силу своей инерционности.

Актуальность решения научных и технических задач в области закалочного охлаждения определяется также отсутствием эффективных методов управления нестационарными полями, текущих и остаточных напряжений закаливаемых изделий. Например, известно, что наличие случай-

ньм образом распределенных на поверхности закаливаемого изделия лр-кальных паровых пленок приводе! к различного рода деформациям детали. Это обусловлено неравномерностью охлаждения, а следовательно, и неблагоприятным распределением термических и фазовых напряжений в изделии. Однако целенаправленное удержание локальных паровых пленок на одних участках поверхности и устранение их на других по заданной схеме позволило бы управлять распределением термических напряжений и при необходимэсти получать локально-неоднородную структуру в отсутствие деформаций. Подобные эффекты не реализуются известными способами охлаждения. Однако, как будет показано в данной работе, их можно осуществить в магнитной жидкости.

В данной работе впервые предложено использование магнитной жидкости в качестве закалочной среды. Приводятся результаты экспериментального и теоретического исследования терюгидродинамических процессов, сопрововдакших закалочное охлаждение в магнитнои жидкости. Описаны впервье обнаруженные в процессе охлаждения твердых тел в жидких средах регулярно расположенные локальные паровоздушные образования на поверхности твердых тел, охлаждаемых в магнитной жидкости. Показано, что форда, объем, а также расположение паровоздушных полостей вблизи поверхности охлаждаемых твердых тел в магнитной жидкости определяется геометрией охлаждаемого тела, величиной и направлением приложенного магнитного поля. Особое внимание уделяется выяснению физической природы и механизмом формирования паровоздушных полостей.

Предлагаются математические модели, описывающие паровоздушные полости вблизи поверхности тел простой геометрической формы, смы-ваезуых магнитной жидкостью. Результаты расчетов, проведенных с использованием этих мэделей, подтверждаются многочисленными экспериментами. Экспериментально и теоретически изучено влияние неоднородного охлаждения, обусловленного образованием паровоздушных полостей, на температурные поля и поля термических напряжений охлаждаемых в шгнитной жидкости твердых тел.

Подробно изучается влияние магнитного поля на процессы пузьрь-

кового кипения магнитных жидкостей. Приводятся результаты экспериментального исследования влияния змагнитного поля на частоту образования пузырьков пара при пузырьковом режиме кипения магнитных жидкостей.

Важность данного вопроса определяется тем, что период охлаждения твердых тел в магнитной жидкости, сопровождаемом пузырьковым кипением охлажцакщей среды, приходится на температурный интервал основного превращения в сталях при закалке - мартенсигного превращения.

В работе приводятся данные по структуре и свойствам инструментальных сталей, подвергнутых закалке в магнитной жидкости, подтвердившие эффективность применения магнитных жидкостей для решения перспективных задач управляемого закалочного охлаждения.

Актуальность изучения термои4дродинамических процессов при кипении магнитных жидкостей подтверждалась на протяжении многих лет большим интересом государственных координационных программ к прово-димьм в этой области исследованиям (Постановления ГКНТ СССР № 678 от 21 декабря 1983г., № 498 от 14 ноября 1986г.).

В последующее годы работы в данной области были отмечены грантами Правительства Российской Федерации (Гранты РФФИ № 94-01-00402-а и № 96-01-01747). На протяжении всех лет работы выполнялись по планам научно исследовательских работ Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии и Шститута механики Московского государственного университета.

В предлагаемой работе излажены результаты экспериментальных и теоретических исследований, выполненных в 1980-1998 годах. Приводимые результаты отражают состояние исследований систематически разработанного автором нового научного направления в теплофизике магнитных жидкостей - теплофизики высокотемпературных процессов охлаждения твердых тел в магнитных жидкостях.

Цаль рабозы - изучение закономерностей теплообмена, различных аспектов гидродинамики, физической кинетики, теруюупругосш, а также физики металлов при высокотемпературных процессах охлаждения

твердых тел в магнитной жидкости при различных режимах кипения жидкости. Для этого были поставлены и решены следующее задачи:

- изучены эффективные показатели теплообмена при охлаждении тел цилиндрической форуы в магнитных жидкостях с различным содержанием магнитной фазы в магнитных полях различной интенсивности при малых

значениях критерия В1 (Вх ~ ОД);

- исследованы локальные значения интенсивности теплообмена на различных участках поверхности твердых тел цилиндрической формы, охлаждаеь-ых в магнитной жидкости, при значениях критерия Вх порядка единицы;

- найдены распределения температуры и термических напряжений в телах цилиндрической форуы, охлаждаешк в магнитной жидкости;

- определены остаточньв деформации цилиндрических тел, подвергнутых охлаждению в магнитной жидкости;

- впервые найдены и систематически изучены, локальные паровоздушные образования, закономерно расположенные на поверхности тел цилиндрической формы, охлаждаемых в магнитной жидкости в магнитном поле;

- впервые обнаружены, экспериментально и теоретически изучены закономерности образования паровоздушных полостей на поверхности тел шарообразной формы, охлаждаемых в магнитной жидкости;

- изучено распределение поля температур в телах шарообразной форуы, подвергнутых неоднородному охлаждению в магнитной жидкости в магнитном псше;

- впервые найдены и систематически изучены паровоздушные полости на поверхности пластин, охлаждаемых в магнитной жидкости. Определены условия их возникновения, дробления и миграции по поверхности пластин при изменении величины прилаженного магнитного псшя;

- определено влияние магнитного поля на характер охлаждения различных участков поверхности пластин в магнитной жидкости;

- найдено распределение поля температур и поля термических напряжений в процессах охлаждения пластин в магнитной жидкости;

- предложены новые методы и проведены исследования влияния магнитного поля на частоту образования пузырьков пара при пузырьковом

кипении магнитной жидкости;

- экспериментально изучено влияние магнитного поля на характер протекания фазовых превращений в сталях, широко применяемых в технике, подвергнутых закалочному охлаждению в магнитных жидкостях в магнитных полях различной интенсивности.

Научная новизна работа состоит в следующем:

- впервые экспериментально показано, что магнитньм полем мсжно управлять тепло- и массопереноссм при охлаждении твердых тел в магнитных жидкостях в температурных интервалах, когда магнитная жидкость испытывает различные режшы кипения - пленочный, переходный и пузырьковый;

- впервые обнаружено, что в магнитном поле на поверхности твердых тел, охлаждаемых в магнитной жидкости, возникает новый тип локальных паровых образований. Принципиальное отличие этих локальных паровых пленок от ранее наблюдавшихся при кипении обычных жидкостей состоит в следующем. В обычных жидкостях паровьв пленки наблюдаются только в переходный режим кипения. Они случайным образом (хаотически) распределены по теплоотдаюцей поверхности. Локальные паровьв пленки в магнитных жидкостях на теплоотдакщвй поверхности расположены "регулярно". Это означает, что их положение на теплоотдаюцей поверхности обусловлено величиной и направлением прилаженного магнитного поля. Локальнье паровьв пленки в магнитной жидкости оказываются устойчивыми при температурах поверхности тел, когда в обычных условиях, без магнитного поля, наблюдается переходный и пуаьрьковый режимы кипения на всей теплоотдаюцей поверхности;

- впервые показано, что в период пленочного режима кипения магнитной жидкости на поверхности охлаждаемого в ней тела, полностью отделеного от жидкости слоем пара, создаются чередующиеся утолщения и утончения паровой пленки в окрестности различных точек поверхности тела, определяемые величиной и направлением прилаженного магнитного поля. В результате создаются различные условия отвода тепла от отдельных точек поверхности охлаждаемого в магнитной жидкости тела. При этом охлаждение тела в целом также определяется величиной и

направлением приложенного магнитного поля.

Указаннье основные положения научной новизны работы подтверждаются и дополняются проведенными экспериментами и теоретическим анализом:

- впервые экспериментально изучено влияние магнитного поля на эффективные показатели интенсивности теплообмена цилиндра при охлаждении в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности;

- впервыэ обнаружены локальные паровьв образования - паровые пленки, регулярно расположенные на поверхности охлаждаемого в магнитной жидкости цилиндра, которые сохраняются до температур поверхности нагревателя, не свойственных пленочному режиму кипения в обычных условиях без магнитного поля;

- впервые проведено экспериментальное и теоретическое моделирование процессов формирования локальных паровых образований в окрестности цилиндра, предлагается объяснение механизмов их возникновения;

- впервые изучено влияние магнитного поля на интенсивность теплообмена в различных точках поверхности цилиндра, по-разному ориентированных к направлению внешнего приложенного магнитного поля;

- впервые, по найденньм из эксперимента значениям температур в различных областях поверхности цилиндра, численными решениями соответствующих уравнений получено распределение температур и термических напряжений в телах цилиндрической формы, охлаждаемых в магнитной жидкости;

- впервые поставлены эксперименты для определения остаточных деформаций тел цилиндрической формы, подвергнутых охлаждению в магнитной жидкости;

- впервые экспериментально изучено влияние магнитного поля на теплообмен шаров при охлаждении их в магнитных жидкостях с различными свойствами;

- впервые обнаружены и систештически изучены локальные паровьв полости, опоясывающие экваториальную часть поверхности шара при охлаждении в магнитной жвдкости в магнитном поле; изучены температурные интервалы возникновения и существования на поверхности шара

локальных паровых полостей;

- впервые проведен анализ распределения сил магнитного поля, действующих на магнитную жидкость вблизи поверхности шара, позволивший объяснить природу возникновения паровых образований;

- впервье исследовано влияние магнитного поля на теплообмен пластин при их охлаждении в магнитных жидкостях;

- впервье найдены и систематически изучены локальные паровые полости на поверхности охлаэдаеауых в магнитных жидкостях пластин;

- впервье обнаружены изменения в процессах образования, в форме и расположении паровых полостей на поверхности охлаждааиых в магнитной жидкости пластин - возникновение, дробление и миграция полостей по поверхности пластины в зависимости от интенсивности прилаженного магнитного поля;

- впервье найдена зависимость интенсивности охлаждения различных точек поверхности пластины от величины параллельного плоскости пластины внешнего приложенного магнитного поля;

- впервье найдено распределение температуры и термических напряжений в намагничивающейся пластине, подвергнутой охлаждению в магнитной жидкости;

- впервье изучено влияние неоднородного магнитного поля на частоту образования пузырьков пара при пузырьковом кипении магнитных жидкостей;

- впервье осуществлена закалка стальных цилиндрических и плоских образцов в магнитной жидкости;

- впервые показано, что изменением величины приложенного магнитного поля можно управлять ходсм фазовых превращений в сталях, закаливаемых в магнитной жидкости.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментов, в которых впервье было показано, что магнитным полем можно управлять тепло- и массопереноссм при охлаждении твердых тел в магнитных жидкостях в интервалах температур, в которых магнитная жидкость испыгъюает различные режимы кипения - пленочный, переходный и пузырьковый;

- результаты экспериментов, в которых было впервые показан^, что изменяя величину и направление магнитного поля можно с различной интенсивностью отводить тепло от различных точек поверхности твердого тела при охлаждении в магнитной жидкости, а так же управлять интенсивностью охлаждения твердого тела, как целого;

- результаты экспериментов, в которых был впервые обнаружен новый тип локальных паровых образований при кипении магнитных жидкостей в магнитных полях, не наблюдавшийся ранее при кипении обычных жидкостей в обычных условиях - локальных паровых полостей, регулярно расположенных на поверхности твердых тел, охлаждаемых в магнитных жидкостях;

- результаты экспериментального и теоретического моделирования впервые обнаруженных паровых пленок, регулярно расположенных на поверхности цилиндра, шара и пластины, охлаждаемых в магнитных жидкостях в магнитных полях различной интенсивности и различной ориентации по отношению к поверхности охлаждаемых тел;

- результаты экспериментального и теоретического изучения нестационарного поля температур и полей термических напряжений в охлаждаеь-ых в магнитных жидкостях цилиндре, шаре и пластине в магнитных полях различной интенсивности;

- методика и результаты впервые проведенных экспериментов по изучению влияния неоднородного магнитного поля на частоту образования пузырьков пара при пузырьковсм кипении шгнитной жидкости;

- результаты экспериментов по закалке сталей различного состава в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности.

Апробация работах.

Результаты диссертационной работы докладывались на VI Всесоюзной конференции по тепломассообмену, Минск, 1980г.; Всесоюзных конференциях по магнитньм жидкостям: II - 1981г., III - 1983г., IV -1985г., V - 1988г., VI - 1991г., г.Плес; Всесоюзной конференции по теплофизике и гидрогазодинамике процессов кипения и конденсации, г.Рига, 1982г.; Всесоюзном семинаре "Теплофизичес-кие основы и оптимизация технологических процессов термической обработки изделий

энеркх-ишиноозроения", г.Киев,- 1983г.; Всесоюзной конференцией ллНовье ттериалы и технологии теруической обработки ¡металлов", г.Москва, 1985г.; Международной конференции "Современные математические проблемы механики и их приложения", г.Москва, 1989г.; 12 Рижском совещании по магнитной гидродинамике, г.Рига, 1987г.; Fifth International Conference on Magnetic Fluids, Riga, 1989; The First Japan-CIS JOINT Seminar on Electrcaragnetcmechanics in Structures, Tokio, Japan, 1992; The International Simposium. on Simulation and Disign of Applied Electromagnetic Systems, ISEM - Sapporo, Japan, 1993; Seventh International Conference on Magnetic Fluids, Bhavnagar, India, 1995; International Siirposium on Microsystems, Intelligent Materials and Robots, Sendai, Japan, 1995; на VII Международной конференции по магнитньм жидкостям, Плес, 1996 г.; Russian-Japanese Joint Seminar "The Phisics and Modeling of Intelligent Materials and their Applications", Moscow, 1996; International Siirposium on Hydrodinamics of Magnetic Fluids and its Applications, Sendai, Japan, 1997; International Conference on Fluid Ingeneering, Tokio, Japan, 1997; на Всероссийской научной конференции "Физико-химические проблезуы нанотехнологий", Ставрополь, 1997г.; на Всероссийской конференции "Современные методы и достижения в механике сплошных сред", Москва, 1997г.

Дсотов^рнэсяъ голученных результате» годтверадается: многочисленными посшедушими исследованиями других отечественных и зарубежных авторов; сопоставлением расчетов, проведенных по разработанным моделям, с многочисленными экспериментальными данными; применением при проведении измерений стандартных приборов и оборудования; статистической обработкой результатов экспериментов.

Публикации. По теме диссертащи опубликовано 43 работы, в тем числе 1 авторское свидетельство на изобретение.

Структура и о&ьад диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы. Д4ссергация содержит 307 страниц, в тем числе 5 таблиц, 120 рисунков, список литературы из 143 наименований.

Практическая ценность полученных результатов. Эксперимэнтальнь|е исследования тепловых, тадродшамических, мзлекулярно-кинетических, термоупругих и ¿¿еталлофизических процессов, сопровождающих охлаждение твердых тел в магнитной жидкости, выявили новые закономерности формирования пристенного кипящего слоя в магнитных жидкостях, характера передачи тепла от твердых тел к магнитной жидкости, формирования текущих и остаточных термических напряжений в твердых телах, подвергнутых охлаждению в магнитной жидкости; установили закономерности фазовых превращений в металлических образцах, охлаждаемых в магнитной жидкости. Все это подтверждает эффективность предложенной в работе новой области технических применений магнитных жидкостей - использования магнитных жидкостей в качестве закалочных сред при управляемом закалочном охлаждении.

Результаты исследований позволили выявить и обосновать новое перспективное направление при использовании магнитных жидкостей в качестве закалочной среды проведение локально-неоднородного охлаждения и получения локально-неоднородной структуры и твердости на различных участках закаливаемых изделий. Проведение неоднородного охлаждения поверхности по заранее заданной схеме дает в руки технологов инструмент для управления распределением текущих и остаточных напряжений в закаливаема изделии, что является основанием для решения одной из важнейших технических проблем - осуществления безде-фор&еционной закалки.

Пользуясь возможностью, автор вьражает глубокую благодарность всем своим коллегам, усилия которых во многом способствовали появлению данной работы. Особую признательность автор вьражает своему Учителю профессору Московского университета Вадиму Шадимировичу Гогосову за многолетнее исключительно плодотворное сотрудничество, человеческий интерес и поддержку. Нельзя не выразить благодарность научному сотруднику Института механики МГУ Валерию Викторовичу Ки-рЕСшину за неоценимую помощь в работе над теоретической интерпретацией полученных результатов, а так же аспиранту Михаилу 1фьевичу Клименко, взявшему на себя тяжкий труд по компьютерному набору диссертации.

Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Симоновский, Александр Яковлевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Впервые проведены эксперименты по изучению влияния магнитного поля на процессы тепло- и массопереноса при охлаждении твердых тел в магнитных жидкостях в интервалах температур, когда магнитная жидкость испытывает различные режимы кипения - пленочный, переходный и пузырьковый. Показано, что, изменяя величину и направление магнитного поля, можно с различной интенсивностью отводить тепло от различных точек поверхности твердого тела, а так же управлять интенсивностью охлаждения твердого тела как целого.

2. Впервые определены эффективные показатели интенсивности теплообмена цилиндра в процессах его охлаждения в магнитной жидкости. Показано, что при малых значениях критерия В1 интенсивность охлаждения центральной точки цилиндра можно увеличивать наложением магнитного поля в 1,5-2 раза. При этом происходит полутора- двукратное увеличение эффективных значений тепловых потоков от цилиндра к магнитной жидкости. Найдено, что в ходе изменения интенсивности теплопереноса от цилиндра к магнитной жидкости с увеличением интенсивности прикладываемого магнитного поля наблюдается максимум.

3. Впервые обнаружены и систематически исследованы паровые полости, регулярно расположенные на поверхности цилиндра, наблюдающиеся в широких температурных интервалах охлаждения в магнитной жидкости. Это новый тип локальных паровых образований, ранее не наблюдавшийся при кипении обычных жидкостей в обычных условиях. Показано, что образование локальных паровых полостей на поверхности цилиндра при охлаждении в магнитной жидкости определяется характерам распределения пондеромоторных сил магнитного поля, действующих на охлаждающую цилиндр магнитную жидкость, вызванных искажением приложенного однородного внешнего магнитного поля при внесении в него намагничивающегося цилиндра.

4. Впервые проведено экспериментальное и теоретическое моделирование регулярных паровых образований в магнитной жидкости на поверхности охлаждаемого в ней намагничивающегося цилиндра. Построена математическая модель, описывающая форму свободной поверхности магнитной жидкости, омывающей поверхность цилиндра, находящаяся в хорошем согласии с экспериментальными данными. Показано, что на участках поверхности цилиндра с углом ср (ср - угол между внешней нормалью к поверхности цилиндра и направлением вектора внешнего однородного магнитного поля) близким к 0 или 180° на магнитную жидкость действуют силы, прижимающие ее к поверхности цилиндра. Вблизи участков поверхности цилиндра с углом ф ~ ±90° на магнитную жидкость действуют силы магнитного поля, отталкивающие ее от поверхности цилиндра. На этих участках поверхности охлаждаемого цилиндра и происходит образование паровых полостей, удерживаемых силами магнитного поля до температур, не свойственных пленочному кипению обычных жидкостей. Ранее наблюдавшиеся при кипении обычных жидкостей локальные паровые пленки возникают только при переходных режимах кипения жидкостей, а их расположение на теплоотдающей поверхности носит случайный характер.

5. Впервые изучены локальные показатели интенсивности теплообмена в различных точках поверхности цилиндра при охлаждении в магнитной жидкости в магнитном поле. Показано, что на участках поверхности цилиндра с утлом <р близким к 0° или к 180°, где жидкость прижимается к поверхности цилиндра силами магнитного поля, в режиме пленочного кипения происходит утончение паровых пленок, что сопровождается существенной интенсификацией теплообмена. На участках поверхности цилиндра, где на магнитную жидкость действуют силы магнитного поля, отталкивающие ее от поверхности, в режиме пленочного кипения происходит утолщение паровой пленки, а при более низких температурах происходит образование локальных паровых полостей, что значительно снижает интенсивность теплообмена.

6. Впервые исследовано влияние неоднородного охлаждения ци-лицпра в магнитной жидкости в прилаженном внешнем однородном магнитном поле на распределение температуры и термических напряжений в цилиндре. Определен характер остаточных деформаций цилиндров, подвергнутых охлаждению в магнитной жидкости. Показано, что изотермы температурного поля цилиндра, имевшие при охлаждении без магнитного поля вид концентрических окружностей с центром, совпадающим с центром цилиндра, в среднем его сечении, при охлаждении в магнитном поле существенно искажаются. Вблизи участков поверхности цилиндра, где магнитное поле ослабляет интенсивность отвода тепла от поверхности изотермы оттесняются от центра цилиндра к его поверхности и прижимаются к центру цилиндра в областях, где магнитное поле интенсифицирует отвод тепла. Расчетами показано, что при неоднородном охлаждении цилиндра в магнитной жидкости термические напряжения стремятся придать круглому в поперечном сечении цилиндру форму эллипса. Эксперименты по изучению остаточных деформаций цилиндра подтвердили данные расчетов.

7. Впервые изучен теплообмен шара при охлаждении в магнитных жидкостях в магнитных полях различной интенсивности. Показано, что на полюсах шара магнитное поле интенсифицирует теплообмен, а на экваторе шара магнитное поле ослабляет теплообмен. В результате теоретического анализа распределения сил давления в магнитной жидкости в магнитном поле показано, что в окрестности полюсов шара силы магнитного давления прижимают магнитную жидкость к поверхности шара. На этих участках поверхности процесс теплообмена усиливается. Здесь в режиме пленочного кипения увеличение теплообмена происходит за счет утончения парового слоя. В экваториальной области шара силы магнитного давления отталкивают магнитную жидкость от поверхности шара. Здесь либо паровая пленка становится толще при пленочном режиме кипения, либо при более низких температурах образуются локальные паровые полости, которые и затрудняют теплообмен на этих участках поверхности шара.

8. Впервые проведено экспериментальное и теоретическое моделирование процесса образования локальных паровых полостей в окрестности экватора шара. Предложена математическая модель, описывающая форму паровых полостей. Показано, что вблизи экваториальной части поверхности шара при охлаждении в магнитной жидкости образуется паровая полость, имеющая форму тора, сужающегося в направлении силы тяжести.

9. Проведены первые экспериментальные исследования теплообмена пластины с магнитной жидкостью. Показано, что на характер охлаждения различных точек поверхности пластины влияют паровые полости, образующиеся в охлаждающей пластину магнитной жидкости, регулярным образом расположенные на поверхности пластины. Найдено, что с изменением интенсивности внешнего магнитного поля происходит образование, дробление и мигрант паровых полостей по поверхности пластины, что обуславливает сложную зависимость интенсивности охлаждения различных точек поверхности пластины при изменении величины приложенного магнитного поля. Результаты подтверждаются экспериментальным и теоретическим моделированием паровых полостей.

10. Предложена методика, создана экспериментальная установка и впервые проведены измерения частоты образования пузырьков пара при пузырьковом кипении магнитной жидкости с использованием в качестве измерительного датчика индукционной катушки. Найдено, что частота образования пузырьков пара при кипении магнитной жидкости на одиночном центре парообразования в зависимости от интенсивности и градиента прикладываемого магнитного поля мсжет быть увеличена в 2-4 раза в зависимости от величины недогрева жидкости до температуры насыщения. Обнаружено существование критической величины магнитного поля, при которой процесс образования паровых пузырьков при кипении магнитной жидкости подавляется.

11. Впервые, основываясь на результатах изучения термогидродинамических явлений при охлаждении твердых тел в магнитной жидкости, предложена новая область технического использования магнитной жидкости - в качестве закалочной среды в процессах термической обработки. Возможность применения магнитной жидкости в качестве закалочной среды подтверждена экспериментами по закалке углеродистых и низколегированных сталей. Показано, что путем изменения интенсивности магнитного поля при закалке в магнитной жидкости сталей с пониженной устойчивостью переохлажденного аус-тенита можно добиваться как диффузионного, так и бездиффузионного механизмов превращения и, тем самым, управлять фазовьм составом сталей. Найдено, что путем изменения интенсивности магнитного поля при закалке в магнитной жидкости образцов малых размеров из сталей с пониженной устойчивостью переохлажденного аустенита можно управлять их твердостью.

12. Результаты исследований позволили выявить новое перспективное направление при использовании магнитной жидкости в качестве закалочной среда - проведение закалочного охлаждения с заданной локальной неоднородностью. Возникновение в магнитной жидкости на поверхности закаливаемых изделий паровых полостей, положение которых обусловлено конфигурацией магнитного поля, дает основание для проведения охлаждения различных участков поверхности деталей с различной скоростью. Проведение неоднородного охлаждения поверхности по заранее заданной схеме позволит управлять распределением текущих и остаточных напряжений в изделиях, что даст основание для работы над одной из важнейших проблем машиностроения - осуществления бездеформационной закалки.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Симоновский, Александр Яковлевич, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Фертман В.Е. Магнитные жидкости - естественная конвекция и теплообмен. - Минск: Наука и техника, 1978. - 208с.

2. Блум Э.Я., Михайлов Ю.А., Озолс Р.Я. Тепло- и массообмен в магнитном поле. - Рига: Зинатне, 1980. - 354с.

3. Фертман В.Е. Теплообмен в жидких намагничивающихся средах // Теплофизика высоких температур. - 1979.-Т. 17,№ 1.-С.196-206.

4. Гогосов В.В., Налетова В.А., Шапошникова Г.А. Гидродинамика намагничивающихся жидкостей // Итоги науки и техники. Сер. Механика жидкости и газа.-М.:ВИНИТИ, 1981. - Т.16. - С.76-208.

5. Баштовой В.Г., Берковский Б.М., Вислович А.Н. Введение в термсмеханику магнитных жидкостей. - М.: ИВТАН, 1985. - 188с.

6. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. - М.: Химия, 1989. - 240с.

7. Фертман В.Е. Магнитные жидкости: Справочное пособие. -Минск: Еысш. шк., 1988. - 184с.

8. Влум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости. - Рига: Зинатне, 1989. - 316с.

9. Магнитные жидкости в машиностроении / Д.В.Орлов, Ю.О.Михалев, Н.К.Мышкин, В.В.Подгорков, А.П.Сизов. - М.: Машиностроение, 1993. - 272с.

10. Такетсми С., Тикадзули С. Магнитные жидкости: Пер. с японск. - М.: Шр, 1993. - 272с.

11. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. - М.: Ато-миздат, 1978. - 415с.

12. Кронкалнс Г.Е. Измерение коэффициентов теплопроводности и электропроводности феррожидкости в магнитном поле // Магнитная гидродинамика. - 1977. - №3. - С.138-140.

13. Жук И.П., Ларин A.C., Фертман В.Е. Измерение коэффици-

ента теплопроводности магнитных жидкостей // Тез. докл. VI Все-союз. конф. по теплофизическим свойствам веществ. - Минск: ИТМО им. А.В.Лыкова АН БССР, 1978. - С.111-112.

14. Фертман В.Е. Внутренние течения и теплообмен в магнитных жидкостях при воздействии массовых сил: Дис. д-ра техн. наук. - Минск, 1986. - 305с.

15. Гареев В.М. Теплопроводность коллоидных систем // Коллоидный журн.-1940.-Т.6,вып.б.-С.545-550.

16. Кронкалнс Т.Е., Майоров М.М., Фертман В.Е. Температурная зависимость физических свойств магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. - 1984. - №2.-С.38-42.

17. Марценюк М.А. Влияние несферичности частиц на теплопроводность ферромагнитной жидкости // Физические свойства и гидродинамика дисперсных ферромагнетиков. - Свердловск, 1977. -С.35-43.

18. Марценюк М.А. Дисперсия теплопроводности суспензии эллипсоидальных ферромагнитных частиц // Материалы Всесоюв. семинара по проблемам намагничивающихся жидкостей. - Иваново, 1978.- С.34-36.

19. Марценюк М.А. О теплопроводности коагулирующей ферромагнитной суспензии // Материалы III Всесоюз. школы-семинара по магнитньм жидкостям, г.Плес, 1983.-М. :Изд-во МГУ, 1983.- С.171.

20. Thermal Conductivity Measurements on Ferrofluids / J. Popplewell, Al-Genaic, S.W.Charles, R.Moskowitz, K.Raj // Colloid and Polymer Science. - 1982. - V.260, №12. - P.333-338.

21. Богатьрев Г.П., Ястребов T.B. Измерение коэффициента теплопроводности ферромагнитных суспензий // Материалы III Всесоюз. школы-семинара по магнитным жидкостям, г.Плес, 1983. -М.: Изд-во МГУ, 1983. - С.32-33.

22. Иванова Н.И., Прохоров И.В. Измерение теплопроводности концентрированных магнитных жидкостей // Прикладная механика и

реофизика.-Шнек: ИТМО им. А.В.Лыкова АН БССР, 1983. - С.36-38.

23. Ваигговой В.Г., Вислович А.Н., Кашевский В.Э. Явления микроконвективного тепломассопереноса в жидкостях с внутренним вращением // ПМТФ - 1978. - № 3, - С.88-93.

24. Кашевский Б.Э., Вислович А.Н. Микроконвективный тепло-перенос в среде с внутренними вращениями // Девятое Рижское совещание по магнитной гидродинамике. - Саласпилс, 1978. - Т.1. -С.156-157.

25. Martenyuk М.А., Tchernatinskii V.l. Transverse Heat Transport in Ferrofluid in Rotating Magnetic Field // IEEE Trans. Magn. - 1980. - V.16, №2. - P.326-328.

26. Кашевский Б.Э., Иванова Н.И. Экспериментальное исследование влияния внутреннего вращения на вязкость и теплопроводность концентрированной магнитной жидкости // XI Рижское совещание по магнитной гидродинамике. Магнитные жидкости. - Саласпилс, 1984. - Т.З. - С.35-38.

27. Кашевский Б.Э., Иванова Н.И. Теплоперенос внутренним вращением в магнитных жидкостях // Магнитная гидродинамика.-1985. - №3. - С.48-52.

28. Neuringer J.L., Rosensweig R.E. Ferrohydrodynamics // Phys.Fluids. - 1964. -4.1, №12. - P.1927-1937.

29. Полевиков B.K. Численное изучение термоконвективных процессов в ферромагнитных жидкостях // Исследование конвективных и волновых процессов в ферромагнитных жидкостях. -Минск, 1975. - С.16-24.

30. Полевиков В.К. Влияние магнитного поля проводника с токам на естественную конвекцию ферромагнитной жидкости в горизонтальном цилиндре // II Всесоюз. конф. Современные проблемы тепловой конвекции: Тез.докл. - Пермь, 1975. - С.135-136.

31. Тепловая конвекция ферромагнитной жидкости в неоднородных магнитных полях / В.Г.Баштовой, С.В.Исаев, М.И.Павлинов,

B.К.Полевиков, В.Е.Фертман // Тепломассообмен- V. - Минск, 1976. - Т. 1, ч. 2. - С.266-270.

32. Фергман В.Е. Тепловая конвекция магнитной жидкости в замкнутых осесимметричных объемах // Проблемы тепло- и массооб-мена - 77. - Мадск, 1977. - С.71-73. '

33. Полевиков В.К., Фергман В.Е. Исследования теплообмена через горизонтальный кольцевой слой магнитной жидкости при охлаждении цилиндрических проводников с током // Магнитная гидродинамика. - 1977. - №1. - С.15-21.

34. Ноготов Е.Ф., Полевиков В.К. Конвекция в вертикальном слое магнитной жидкости, находящемся в магнитном поле пластины с током // Магнитная гидродинамика. - 1977. - №2. - С.28-34.

35. Specific Features of Natural Convection Heat in Magnetic Fluids / B.M.Berkovsky, V.E.Fertman, V.K.Polevikov, S.V.Isaev // 6th. Int. Heat Transfer Conf. - Toronto. 1978. V.3. - Ottawa, 1978. - P.147-151.

36. Moskowitz R., Rosensweig R.E. Nonmechanical Torquedriven Flow of a Ferromagnetic Fluid by an Electromagnetic Field // Appl. Phys. Lett. - 1967.-V. 11, № 10.-P.301-303.

37. Mc Taque J.P. Magnetoviscosity of Magnetic Colloids// J. Chem. Phys. - 1969. - V.51, №1. - P.133-136.

38. Лыков А.В., Берковский Б.М. Конвекция и тепловые волны. - М.: Энергия, 1974. - 335с.

39. Особенности теплообмена при естественной конвекции магнитных жидкостей / Б.М.Верковский, В.Е.Фертман, В.К.Полевиков,

C.В.Исаев // Теплообмен - 1978: Совещание исследователей. - М., 1980. - С.155-164.

40. Тактаров Н.Г. О конвекции ферромагнитной жидкости у вертикальной пластины // Магнитная гидродинамика.- 1975. - №1.-С.152-153.

41. Влум Э.Я., Кронкалнс Г.Е., Федин А.Г. Термомагнитная конвекция при поперечном обтекании цилиндра // Магнитная гидродинамика. - 1977. - №1. - С.28-34.

42. Blums Е. Some Aspects of Heat and Mass Transfer in Magnetic Fluids // IEEE Trans. Magn. - 1980. - V.16, №2. -P.347-351.

43. Бдум Э.Я., Озолс P.Я., Федин А.Г. Влияние неоднородного магнитного поля на тепло- и массообмен в парамагнитных растворах // Магнитная гидродинамика. - 1972. - №4.-С. 14-18.

44. Исаев C.B. Исследование конвективного движения и теплообмена в горизонтальном слое ферромагнитной жидкости // Исследование конвективных и волновых процессов в ферромагнитных жидкостях . - Минск, 1975. - С.69-73.

45. Исаев C.B., Фертман В.Е. Экспериментальное исследование теплообмена в вертикальном слое ферромагнитной жидкости // Восьмое Рижское советские по магнитной гидродинамике. - Рига, 1975. - Т.1. - С.134-136.

46. Heat Transfer Aeross Vertical Ferrofluid Layers / B.M.Berkovsky, V.E.Fertman, V.K.Polevicov, S.V.Isaev // Int. J. Heat and Mass. Trans. - 1976. - V.19, №9. - P.981-986.

47. Скибин Ю.Н., Чеканов B.B. Влияние магнитного поля на теплообмен ферромагнитной жидкости // Исследования по физике кипения. - Ставрополь, 1976. - Вып. 4. - С.67-73.

48. Кронкалнс Г.Е., Блум Э.Я., Майоров М.М. Феррогидродина-мическая конвекция при поперечном обтекании цилиндра // Тепломассообмен - V. - Минск, 1976. - Т.1, 4.2. - С.261-265.

49. Оноприенко Г.А., Рыков В.Г., Литовский Е.И. Влияние магнитного поля на теплоотдачу от горизонтального цилиндра при термомагнитной конвекции // Двенадцатое Рижское совещание по магнитной гидродинамике. Магнитные жидкости. - Рига, 1987.-ч.З.- С.207-210.

50. Ваштовой В.Г., Рекс А.Г., Тайц Е.М. Теплообмен в пленке магнитной жидкости с неплоской поверхностью // III Всесоюз. совещание по физике магнитных жидкостей. - Ставрополь,1986.-С.15-16.

51. Дашкевич B.C., Чернобай В.А. Теплоотдача поверхностей, покрытых слоем магнитной жидкости // Двенадцатое Рижское совещание по магнитной гидродинамике. Магнитные жидкости. - Рига, 1987. - ч.З. - С.223-226.

52. Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Проблемы теплообмена при кипении намагничивающихся жидкостей // Тепломассообмен - VI. - Минск, 1980. - Т.IV, ч.1. - С.59-65.

53. Берро Л.Г., Симоновский А.Я., Чеканов В.В. Вопросы теплообмена при кипении ферромагнитной жидкости в магнитном поле // Тепломассообмен - VI.- Минск, 1980. - Т.IV, Ч.1.-С.53-58.

54. Зигель Р. Теплообмен в условиях ослабленной гравитации // Успехи теплопередачи. - М., 1970. - С.162-259.

55. Несис Е.И., Чеканов В.В. Основные проблемы физики кипения и пути интенсификации теплообмена при фазовом превращении // Тепломассообмен - V. - Шнек, 1976. - Т.З, Ч.1.-С.32-40.

56. Несис Е.И. Кипение жидкостей. - М.: Наука, 1973.-280с.

57. A.c. 985076 СССР. Закалочная среда / Ставроп. пед. ин-т; авт.изобрет. В. В. Чеканов, А. Я. Симоновский. - Заявл. 26.05.81, № 3294878/22 - 02; опубл. 30.12.82//Б.И., 1982, № 48.

58. Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1977.-647с.

59. Цеберс А.О. Термодинамика парового пузыря в намагничивающейся жидкости // Тез. докл. конф. Исследование теплофизиче-ских и гидродинамических свойств магнитных жидкостей для новой промышленной технологии и холодильной техники. - Николаев, 1979. - С.25-26.

60. Мартынов С.И., Тактаров Н.Г. О кипении намагничи-

вакщихся жидкостей в магнитик полях // Материалы II Всесоюз. школы-семинара по магнитньм жидкостям. - М.,1981.-С.39.

61. Мартынов С.И. Пленочное кипение магнитной жидкости в поле прямолинейного проводника с током // Магнитная гидродинамика. - 1984. - № 1. - С.25-28.

62. Мартынов С.И., Налетова В.А. Образование и движение пузырьков в намагничивакщейся жидкости в магнитном поле // Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и конденсации.- Рига, 1982. - Т.1. - С.53.

63. Симоновский А.Я., Верховский С.Н. Вопросы теплообмена при кипении магнитной жидкости на малой поверхности нагрева в неоднородном магнитном поле // Электрификация и автоматизация с.-х. произв.: Тр./Ставроп.СХИ. - Ставрополь, 1984. - С.29-37.

64. Стругов В.Г., Чеканов В.В. Особенности теплообмена при кипении магнитных жидкостей // Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации.-Рига, 1982.-Т.1.- С.37-38.

65. Стругов В.Г. Исследование стационарного кипения магнитной жидкости в магнитном поле // Науч. достижения молодых ученых - сельскохозяйственному производству: Тез.докл.науч.-црактич.конф. молодых ученых Ставроп. края, посвящ. XXVII съезду КПСС. - Ставрополь, 1982. - С.70-72.

66. Калинин Э.К., Городецкий И.Г., Стругов В.Г. Теплоотдача на поверхности при кипении магнитной жидкости в магнитном поле // III Всесоюз. совещ. по физике магнитных жидкостей : Тез.докл. - Ставрополь, 1986. - С.58-59.

67. Исследование кипения магнитной жидкости на одиночном центре в магнитном поле / Э.К.Калинин, И.Г.Городецкий, В.Г.Стругов, К.А.Балабанов // III Всесоюз.совещ. по физике магнитных жидкостей: Тез.докл. - Ставрополь, 1986.-С.56-57.

68. Стругов В.Г. Циркуляционное концентрирование магнитной фазы в пограничном слое при кипении магнитной жидкости: Один-

нажатое Рижское совещание по магнитной гидродинамике. Магнитные жидкости.: Тез.докл. - Саласпилс, 1984.- ч.З. -С.99-102.

69. Симоновский А.Я. Теплообмен при закалочном охлаждении в магнитной жидкости: Автореф. дис. ... канд. физ. мат. наук.-М., 1988. - 19с.

70. Gogosov V.V., Siirtonovskii A.Ya., Smolkin R.D. Separation and Quenching in Magnetic Fluids // Fifth International Conference on Magnetic Fluids, Salaspils, 1989. -P. 202-203.

71. Gogosov V.V., Simonovskii A.Ya., Smolkin R.D. Quenching and Separation in Magnetic Fluids // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1990. - V.85. - P.227-232.

72. Баштовой В.Г., Волкова О.Ю., Рекс А.Г. Управление кипением магнитных жидкостей // Тепловые трубы: теория и практика. - Минск: ИТМО им. А.В. Лыкова, 1990. - С.3-8.

73. Баштовой В.Г., Волкова О.Ю., Рекс А.Г. Влияние ориентации магнитного поля на процесс теплопереноса при кипении магнитных жидкостей//Магнитная гидродинамика.-1992.-№ 2.- С.27-31.

74. Bashtovoi V.G., G. Challant and Volkova O.Yu. Boiling Heat Transfer in Magnetic Fluids.// Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1993. - V. 122. - P.305-308.

75. Волкова О.Ю. Нестационарные процессы теплообмена при закалке в магнитных жидкостях под воздействием магнитного поля: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Шнек, 1993 - 17с.

76. The Influence of the Magnetic and Direction, of a Magnetic Field Intensity on the Critical Parameters of a Heat Exchange at Magnetic Fluid Boiling / V.Bashtovoi, G.Challant, A.Reks, 0.Volkova // Abstracts of the Seventh Internetional Conference on Magnetic Fluids. - Bhavnagar, India, 1995. -P.223-224.

77. Heat Exchange at a Non-Stationary Magnetic Fluid

Boiling in the Rotating Magnetic Field / V.Bashtovoi, G.Challant, A.Reks, O.Volkova // Abstracts of the Seventh International Conference on Magnetic Fluids. - Bhavnagar, India, 1995. - P.273-274.

78. Симоновский А.Я., Чеканов В.В. Нестационарный теплообмен цилиндра при кипении магнитной жидкости // Материалы II Всесоюз. школы-семинара по магнитным жидкостям. - М., 1981. -С.48-49.

79. (Омоновский А.Я. Нестационарный теплообмен тел простой геометрической формы при кипении магнитной жидкости в магнитном поле // Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации. - Рига, 1982. - Т.1. - С.35-36.

80. Симоновский А.Я. Формирование пристенного кипящего слоя и структурные превращения в стали при закалке в магнитной жидкости // Двенадцатое Рижское совещание по магнитной гидродинамике. Магнитные жидкости.- Саласпилс, 1987. - Т.З.- С.219-222.

81. Симоновский А.Я. Теплоперенос при закалочном охлаждении в магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика.-1988. - №2. -С.67-72.

82. Гогосов В.В., Симоновский А.Я. О локально - неоднородном охлаждении при закалке в магнитной жидкости // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. - 1989. - №2. - С.3-11.

83. Анализ форм паровоздушных полостей в процессах закалки в магнитных жидкостях / В.В.Гогосов, А.Я. Симоновский, В.А.Коробов, Н.Н.Коробова // Тез. докл. VI Всесоюз. конф. по магнитным жидкостям. - М., 1991. - Т.1. - С.88-89.

84. Симоновский А.Я., Куксенко Б.В., Курилов Ю.А. Об одном методе решения обратной задачи теплопроводности в вопросах закалки в магнитной жидкости // Тез. докл. VI Всесоюз. конф. по магнитньм жидкостям. - М., 1991. - Т.2. - С. 121-122.

85. Popplewell J., Charles S.W., Hoon S.R. Aggregate

Formation in Metallic Liquids // IEEE Trans. Magn. - 1980. -V.MAG - 16, №2. - P. 191-196.

86. Kaiser R., Miskolczy G. Magnetic Properties of Stable Dispersions of Subdomain Magnetite Particles // J. Appl. Phys.-1970. - V.41, №3. - P.1064-1072.

87. Hauser E.A. Anomalies in Surface Tensions of Solutions. Advances in Colloid Science // New York: Intersci. Publ., Inc.-1942. - P.391-416.

88. Физические свойства сталей, применяемых в энергетике: Справочник/Под ред.Б.Е.Неймарка. - M.-J1.:ЭнергияД967.-240с.

89. Теплопроводность твердых тел: Справочник / Под ред. А.С.Охотина . - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 320с.

90. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. - М.: Наука, 1982, - 620с.

91. Лившиц Б.Г., Крапошин B.C., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1980. - 320с.

92. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. - М.: ШГТЛ, 1954. - 408с.

93. Коздоба Л.А., Круковский П.Г. Метода решения обратных задач теплопереноса. - Киев: Наукова думка, 1982. - 360с.

94. Марчук Г.И. Метода вычислительной математики. - М.: Наука, 1980 - 125с.

95. Самарский А.А. Теория разностных схем. - М.: Наука,

1983. - 616с.

96. Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов Л.А. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. - М.: Наука,

1984. - 288с.

97. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость. - М.: Наука, 1972. - 312с.

98. Теория тепломассообмена / Под ред. А.И.Леонтьева. - М.: Высшая школа, 1979. - 495с.

99. Кобаско H.И. Тепловые процессы при закалке стали // Металловедение и термическая обработка металлов.-1968.-N6.-С.2-6.

100. Симоновский А.Я., Верховский С.Н. О локальных параметрах охлаждения цилиндра в магнитной жидкости // Тез.докл. IV Всесоюз. конф. по магнитным жидкостям.' - Иваново, 1985.- T. II.-С.96-97.

101. Симоновский А.Я., Кадников C.B. Температурное поле цилиндра при закалке в магнитной жидкости // Тез. докладов V Всесоюз. конф. по магнитным жидкостям. - М.Д988. - Т.2.- С.82-83.

102. Гогосов В.В., Симоновский А.Я., Коробова H.H. Использование магнитных жидкостей в качестве закалочной Среда // Механизация и автоматизация производства. - 1990. - №6.-С.34-35.

103. Температурное поле цилиндра при закалочном охлаждении в магнитной жидкости / В. В. Гогосов, А. Я. Симоновский,

B.А.Коробов, Н.Н.Коробова // Тез. докл. VI Всесоюз. конф. по магнитным жидкостям. - М., 1991. - Т.1. - С.86-87.

104. Гогосов В.В., Ккрюшин В.В., Симоновский А.Я. Управление тепло- и массопереносом в магнитных жидкостях. 1. Распределение температуры при охлаждении цилиндра в магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. - 1994. - Т.30, №2. -

C.163-170.

105. Гогосов В.В., Кирюцин В.В., Симоновский А.Я. Управление тепло- и массопереносом в магнитных жидкостях. 2. Распределение термических напряжений при охлаждении цилиндра в магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. - 1994.- Т.30, №2. -С.171-178.

106. Ландау JI.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. T.VII. Теория упругости. - М.: Наука, 1987. - 248с.

107. Gogosov V.V., Simonovskii A.Ya. Heat and Mass Transfer Control in Magnetic Fluids // The First Japan-CIS JOINT Seminar on Electromagnetomechanics in Structures. - Tokyo, Japan,1992.-

P.26-29.

108. Гогосов В.В., Симоновский А.Я., Шапошникова Г.А. Гидродинамика магнитных жидкостей. Некоторые модели и примеры их применений // Тр. Математ. ин-та АН СССР. - 1989. - Т. 186. -С.140-149.

109. Gogosov V.V., Simonovskii A.Ya., Shaposhnikova G.A. Hydrodynamics of Magnetic Fluids. Some Models and Examples of their .Applications // American Mathematical Society. - 1991. -P.161-171.

110. Magnetic Fild Effect on Heat Transfer at Cooling Sphere in Magnetic Fluid / V.V. Gogosov, Kh. D. I s kanderov, V.V.Kiryushin and A. Ya. Simonovskii // Abstracts of the Seventh International Conference on Magnetic Fluids. - Bhavnagar, India, 1995. - P.257-258.

111. New Results on Heat and Mass Transfer in Magnetic Fluids / V.V. Gogosov, Kh.D.Iskanderov, V.V.Kiryushin and A.Ya.Simonovskii // Proceedings of the International Symposium on Microsystems, Intelligent Materials and Robots- Sendai, Japan, 1995. - P.279-280.

112. Режимы охлаждения намагничивающегося шара в магнитных жидкостях в прилаженном магнитном поле / В. В. Гогосов, Х.Д.Искандеров, В.В.Киркшин, А.Я.Симоновский // 7-я Международная Плесская конф. по магнитньм жидкостям. - Плес, 1996. -С.99-100.

113. Эксперименты по охлаждению поверхности намагничивающегося шара в магнитных жидкостях. Теоретическое описание распределения температуры внутри шара / В. В. Гогосов, Х.Д.Искандеров, В.В.Киркшин, А.Я.Симоновский // 7-я Международная Плесская конф. по магнитньм жидкостям. - Плес, 1996. -С.101-102.

114. An Investigation of Heat Transfer at Cooling of the

Solid Sphere in the Magnetic Fluid / V.V.Gogosov, Kh.D.Iskanderov, V.V.Kiryushin and A.Ya.Siirionovskii // Russian-Japanese Joint Seminar N'The Physics and Modeling of Intelligent Materials and Their Applications". - M., 1996. - P.45.

115. Gogosov V.V., Shaposhnikova G.A., Simonovsky A.Ya. Some Problems on Magnetic Fluid Hidrostatics // Proceedings of International Conferens on Fluid Engineering. - Tokyo, Japan, 1997. - V.l. - P.257-261.

116. Теплообмен шара с магнитной жидкостью / В.В.Гогосов, Х.Д.Искандеров, В.В.Кйрюшин, А. Я. Симоновский // Физико-химические и прикладные проблемы магнитных жидкостей: Сб. науч., тр. - Ставрополь, 1997. - С.167-175.

117. Седов Л.И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1983.-Т.1.; 1984. - Т.2.

118. Стреттон Д. А. Теория электромагнетизма. - М.-Л.: ГИТТЛ, 1948. - 539с.

119. Гогосов В.В., Гришанина О.А., Симоновский А.Я. Теплообмен пластины с магнитной жидкостью. 1. Фигуры равновесия свободной поверхности магнитной жидкости вблизи поверхности пластины // 7-я Международная Плесская конф. по магнитным жидкостям. - Плес, 1996. -. С.103-104.

120. Гогосов В.В., Гришанина О.А., Симоновский А.Я. Теплообмен пластины с магнитной жидкостью. 2. Распределение температуры в пластине, охлаждаемой в магнитной жидкости // 7-я Международная Плесская конф. по магнитным жидкостям. - Плес, 1996.-С.105-106.

121. Free Surface Shapes of the Magnetic Fluid Near the Magnetizable Plate / V.V.Gogosov, O.A.Grishanina, V.V.Kiryshin and A.Ya. Simonovsky // Proceedings of the International Simposium on Hydrodinamics of Magnetic Fluids and its Applications. - Sendai, Japan, 1997. - P.76-79.

122. Распределение магнитной жидкости в окрестности намагничивающейся пластины / В.В.Гогосов, O.A. Гришанина, В.В.Кирилин, А.Я.Симоновский // Материалы Всероссийской конф. "Современные метода и достижения в механике сплошных сред''. М., 1997. - С.25-26.

123. Гидростатика магнитной жидкости вблизи поверхности ферромагнитной пластины / В.В.Гогосов, O.A. Гришанина, В.В.Кирюшин, А.Я.Симоновский // Физико-химические и прикладные проблемы магнитных жидкостей: Сб. науч. тр. - Ставрополь,

1997.- С.155-161.

124. Температурные интервалы различных режимов кипения магнитной жидкости на поверхности ферромагнитной пластины / В.В.Гогосов, О.А.Гришанина, В.В.Киркшин, А.Я.Симоновский // Физико-химические и прикладные проблемы магнитных жидкостей: Сб. науч. тр. - Ставрополь, 1997. - С.162-166.

125. Экспериментальное исследование форм свободной поверхности магнитной жидкости, окружающей нашгничивающуюся пластину / В.В.Гогосов, О.А.Гришанина, В.В.Киркшин, А.Я.Симоновский // Магнитная гидродинамика. - 1998. - №1. - в печати.

126. Теоретическое описание форм свободной поверхности магнитной жидкости, окружающей намагничивающуюся пластину во внешнем магнитном поле / В.В.Гогосов, О. А. Гришанина, В.В.Киркшин, А. Я. Симоновский // Магнитная гидродинамика. -

1998. - №1. - в печати.

127. Распределение магнитной жидкости в окрестности намагничивающейся пластины / В.В.Гогосов, O.A. Гришанина, В.В.Киркшин, А.Я.Симоновский // Тр. Ин-та механики МГУ.- 1998.в печати.

128. Милн-Томсон J1.M. Теоретическая гидродинамика. - М.:

Шр, 1964. - 655с.

129. Симоновский А.Я., Верховский С.Н. Об измерении частоты

парообразования при кипении магнитной жидкости // Тез.докл. IV Всесоюв. конф. по магнитньм жидкостям. - Иваново, 1985. - М., 1985. - Т.Н. - С.94-95.

130. Gogosov V.V., Shaposhnikova G.A., Simonovskii A.Ya. Gas Bubbles in Magnetic Fluids // The International Simposium on Simulation and Design of Applied Electromagnetic Systems. -Sapporo, Japan, 1993. - P.54.

131. Гогосов B.B., Симоновский А.Я. Экспериментальная установка, методика и результаты измерения частоты образования пузьрьков пара при кипении магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. - 1993. - №2. - С.62-68.

132. Лабунцов Д.А. Современные представления о механизме пузырькового кипения жидкостей // Теплообмен и физическая газодинамика. -М., 1974. - С.98-115.

133. Толубинский В.И. Теплообмен при кипении. - Киев: Нау-кова думка, 1980. - 316с.

134. Двайер О. Теплообмен при кипении жидких металлов . -М.: Мир, 1980. - 516с.

135. Верховский С.Н., Симоновский А.Я. Изменение твердости и микроструктуры углеродистых сплавов при закалке в магнитной жидкости // Материалы .III - Всероссийской школы-семинара по магнитньм жидкостям. - Плес. - 1983. - С.50-53.

136. Верховский С.Н., Симоновский А.Я. Закалка в магнитной жидкости // Новые материалы и технологии термической обработки материалов. - М. - 1985. - С.100-101.

137. Верховский С.Н., Симоновский А.Я. Закалка в магнитной жидкости // Тез. докл. IV Всесоюз. конф. по магнитньм жидкостям. - М., 1985. - Т.1. - С.81-82.

138. Верховский С.Н., Миркин Л.И., Симоновский А.Я. Структура и свойства сталей после управляемой закалки в магнитной жидкости // Физика и химия обработки материалов. - 1990. - №2.-

С. 127-132.

139. Елантер М.Е. Теория термической обработки стали. - М.: Металлургия, 1984. - 328с.

140. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник. Т. III. Термическая обработка металлопродукции / Под ред. М.Л.Бернштейна и А.Г.Рахштадта. - М.: Металлургия, 1983. -216с.

141. Кобаско Н.И. Закалка стали в жидких средах под давлением. - Киев: Наукова думка, 1980. - 208с.

142. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали: Сцравочник. - М.: Машиностроение, 1981. - 391с.

143. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 352с.