Компьютерное моделирование физико-механических процессов при уплотнении химически реагирующих порошковых материалов

• Автор: Колмакова, Татьяна Витальевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

1. Исследования механохимических процессов в реагирующих порошковых смесях
1.1. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез
1.2.Механоактиваци я
1.3. Механическая модификация порошковых материалов при динамическом нагружении
1.4. Особенности уплотнения порошковых материалов около поверхности
1.5. Концепция моделирования физико-химических процессов в реагирующих порошковых средах
1.6. Методы оптической пирометрии
1.6.1. Пирометры излучения
1.6.2. Оконный метод яркостной пирометрии
1.7 Излучение твердых тел
1.7.1. Тепловое и люминесцентное излучение
1.7.2. Хемилюминесценция
1.7.3. Кандолюминесценция
1.7.4. Механолюминесценция
1.8. Выводы по главе
2. Модель и методика компьютерного моделирования
2.1. Модель излучения поверхности образца реагирующей порошковой смеси
2.2. Модель реагирующей порошковой смеси
2.3. Методика моделирования механохимических процессов, способных вызвать люминесценцию поверхности образца реагирующей порошковой смеси

2.3.1. Алгоритм моделирования исходной структуры реагирующего порошкового компакта
2.3.2. Алгоритм моделирования исходной структуры излучающего приповерхностного слоя реагирующего порошкового компакта
2.3.3. Получение прогноза изменения яркостной температуры поверхности образца реагирующей порошковой смеси
2.3.4. Модификация приповерхностного слоя образца порошковой среды
2.3.5. Моделирование механохимических процессов, вызывающих люминесценцию поверхности образца
2.3.6. Алгоритм расчета
3. Вычислительный эксперимент
3.1. Объект исследования
3.2. Проверка достоверности решения краевой задачи теплопереноса
3.3. Оценка достоверности модели реагирующей порошковой смеси
3.4. Оценка сходимости схемы вычислительного эксперимента
3.5. Представление излучающей поверхности модельных образцов
3.5.1. Моделирование тыльной излучающей поверхности
3.5.2. Моделирование боковой поверхности
3.5.3. Толщина излучающего приповерхностного слоя
3.6. Исследование возможности изучения закономерностей динамического деформирования реагирующих порошковых материалов пирометрическими методами
3.7. Исследование влияния концентрационных параметров структуры тыльной поверхности образца на характер ее излучения
3.8. Исследование влияния амплитуды динамического воздействия
на излучение тыльной поверхности образца
3.9. Исследование влияния степени концентрационной неоднородности динамически нагруженной термитной порошковой смеси на из-

лучение тыльной поверхности образца
3.10. Исследование влияния размера частиц порошковой смеси на излучение тыльной поверхности образца
3.11. Исследование влияния исходной пористости порошкового компакта на излучение очищенной тыльной поверхности образца
3.12. Исследование излучения боковой поверхности образца реагирующей порошковой смеси
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение 1. Таблицы свойств материалов
Приложение 2. Блок-схема компьютерного моделирования

2. МОДЕЛЬ И МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.1 Модель излучения поверхности образца реагирующей порошковой
смеси
Физико-химические процессы, происходящие в реагирующих порошковых материалах, сопровождаются свечением, которое определяется тепловым и люминесцентным излучениями. Тепловое излучение возникает за счет перехода тепловой энергии вещества в энергию электромагнитного поля и определяется термодинамической температурой вещества. Прогноз яркостной температуры теплового излучения поверхности образца из порошкового материала может быть получен по термодинамической температуре поверхности. Люминесцентное излучение является избыточным над тепловым. Люминесцентное излучение динамически нагруженных реагирующих порошковых материалов определяется двумя составляющими: хемилюминесценцией и механолюминесценцией.
Хемилюминесцентное излучение является результатом химических процессов, происходящих в реагирующих порошковых системах. Необходимым условием возбуждения ХЛ является наличие экзотермических актов. Интенсивность этого свечения пропорциональна интенсивности протекания химической реакции, а также концентрации вещества, участвующего в ней.
Известно, что присутствие так называемых белых окислов в реагирующих порошковых материалах, к которым относятся А1203, ZrO, ЭЮ и т. д. могут привести к кандолюминесценции (разновидности ХЛ), т.е к увеличению интенсивности свечения как во всем видимом диапазоне длин волн, так и только в фиолетово-голубой области спектра. В реагирующих порошковых материалах такие окислы могут быть сформированы в процессе реакции и после очистки поверхностных слоев частиц в результате воздействия динамических нагрузок. Для оценки интенсивности хемилюминесцентного излучения используется скорость прироста энтальпии компонентов порошковой смеси.