Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Целью работы было экспериментальное исследование структуры нестационарного течения после дифракции плоской ударной волны с числом Маха М=2,9–4,4 на малом препятствии в канале ударной трубы прямоугольного сечения 48×24 мм2. Визуализация процессов осуществлялась с помощью прямого теневого метода и фоторегистрации свечения наносекундного комбинированного объемного разряда; оптическая диагностика поводилась через кварцевые стекла рабочей секции [1].
Фронт исходной ударной волны представляет плоскость, перпендикулярную стенкам канала ударной трубы. Препятствие размером 48×6×2 мм3 было расположено на нижней стенке рабочей секции внутри разрядного объема. Ширина препятствия соответствовала ширине канала рабочей секции, что позволяло считать исследуемое течение двумерным. Регистрация теневых изображений осуществлялась высокоскоростной камерой с частотой 150 000 кадров в секунду. Комбинированный объемный разряд длительностью ~500 нс инициировался в воздухе при импульсном напряжении 25 кВ, начальном давлении р0 = 10–30 Торр в различные моменты времени после прохождения ударной волной препятствия [1]. Фотокамерой регистрировалось интегральное по времени свечение разряда, электронно-оптической камерой – с наносекундным разрешением.
В результате высокоскоростного теневого зондирования были обнаружены особенности ударно-волновой конфигурации: на теневом изображении (рис. 1, а) за фронтом ударной волны виден косой скачок уплотнения, который взаимодействует с ней, искривляя фронт. Свечение разряда с резкой границей слева визуализирует область протекания тока разряда перед фронтом (рис. 1, б). Фотоизображения свечения показывают четкое соответствие формы фронта дифрагированной ударной волны теневым кадрам. Результаты исследования показали, как при удалении от препятствия фронт ударной волны эволюционирует к плоскости, соответствуя [2]. Распределение свечения разряда обеспечивает практически мгновенную визуализацию структуры потока, поскольку экспозиция (время свечения разряда) составляет менее 1 мкс. За время экспозиции смещение элементов течения не превышает доли миллиметра, позволяя с большой точностью определить положение и форму фронта ударной волны после дифракции.
1. Иванова А.А., Мурсенкова И.В. Экспериментальное исследование движения ударной волны в плазме импульсного объемного разряда в воздухе. Вестник МГУ, Сер. 3. Физика. Астрономия. 2023. № 2. 2320601.
2. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Гидродинамика. М., Наука, 1988. 737 с.
Анна Александровна Иванова
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Исследования, связанные с анализом свойств материалов, из которых изготавливаются оптические волокна, и учет в численных аналогах объектов исследования их неупругого поведения актуально и позволяет получить новые данные и закономерности о работе узла, приближенные к реальным показателям конструкции [1, 2]. Интересен вопрос не только влияния остаточных напряжений, полученных в волокне после вытяжки и остывания (рис.), на распределение и уровень которых влияет модели поведения стекла с различными легирующими добавками, но и изменение параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) и оптики при действии на волокно различных нагрузок: сжатие, изгиб, натяг и т.д. В работе рассмотрен одни из вариантов нагрузок, который представляет интерес для анализа работы волокна типа Panda [3]: взаимодействие волокна с металлической поверхностью при индентировании. Модель волокна при индентировании включала двухслойное полимерное защитное покрытие.
В рамках работы исследовано влияние термомеханических моделей поведения стекол при моделировании поля остаточных технологических напряжений. Выполнена оценка учета вязкости полимерных материалов защитного покрытия, полученных экспериментально [3], на деформировании системы в целом и изменение оптических параметров при индентировании в широком диапазоне нагрузок. Рассмотрено влияние трения между волокном и металлической поверхностью на изменение параметров НДС, контакта и оптики.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Пермского края в рамках научного проекта № 20-48-596009.
1. Lesnikova Y.I., Trufanov A.N., Kamenskikh A.A. Analysis of the Polymer Two-Layer Protective Coating Impact on Panda-Type Optical Fiber under Bending // Polymers. 2022. Vol. 14. № 18. Art. 3840.
2. Shardakov I.N., Trufanov A.N. Identification of the Temperature Dependence of the Thermal Expansion Coefficient of Polymers // Polymers. 2021. Vol. 13. № 18. Art. 3035.
3. Хлыбов А.В. Волоконно-оптические поляриметрические датчики физических величин: дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.04.03. Санкт-Петербург, 2004. 215 с.
Анна Александровна Каменских
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Специализированные оптические волокна (Panda, Bow-Tie, Elliptical Jacket) представляют собой сложную композиционную конструкцию из стекол с разным легированием, которая позволяет получить поля технологических остаточных напряжений, которые влияют на оптические характеристики волновода [1, 2]. Волокна в зависимости от условий работы и сферы их применения покрываются защитными покрытиями из разных материалов (полимеры, металлы, углероды) [3]. Это позволяет оградить поверхность от химических и механических воздействий, микроизгибов, воздействия влаги и пыли и т.д. Используются, как многослойные, так и однослойные защитные полимерные покрытия [3]. В рамках работы для анализа влияния геометрии защитного покрытия (ЗП) из полимерных материалов созданы модели волокна типа Panda с учетом двухслойного покрытия и однослойного покрытия (рис. 1).
В рамках работы исследовано влияние толщины однослойного полимерного покрытия из материала DeSolite DS-2015 на параметры напряженно-деформированного состояния (НДС) и оптические характеристики волокна. Выполнено сравнение параметров НДС и оптических характеристик с моделью, включающей двухслойное полимерное покрытие (внутренний слой – DeSolite 3471-1-152A , внешний слой – DeSolite DS-2015). Рассмотрено влияние учета вязкости материалов полимерных покрытий, полученной в рамках натурных экспериментов [4], на работу конструкции при контакте волокна с металлической поверхностью.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Пермского края в рамках научного проекта № 20-48-596009.
1. Guan R., Zhu F., Gan Z., Huang D., Liu S. Stress birefringence analysis of polarization maintaining optical fibers // Optical Fiber Technology. – 2005. – №.11. – P.240-254.
2. Liu J., Liu Y., Xu T. Analytical Estimation of Stress-Induced Birefringence in Panda-Type Polarization-Maintaining Fibers // IEEE Photonics Technology Letters. – 2020. – Vol. 32, № 24. – P.1507-1510.
3. Мендез А., Морзе Т. Ф. Справочник по специализированным оптическим волокнам: пер. с англ. – М.: Техносфера, 2012. – 728 с.
4. Shardakov I.N., Trufanov A.N. Identification of the Temperature Dependence of the Thermal Expansion Coefficient of Polymers // Polymers. – 2021. – Vol. 13. – Art. 3035.
5. Lesnikova Y.I., Trufanov A.N., Kamenskikh A.A. Analysis of the Polymer Two-Layer Protective Coating Impact on Panda-Type Optical Fiber under Bending // Polymers. – 2022. – Vol. 14. – Art. 3840.
Анастасия Петровна Панькова
