Исследование оптических и кооперативных параметров волокнистой кварцевой теплозащиты по экспериментальным данным о ее спектрах отражения
Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), Исследование физических процессов, свойств и возможности оптимизации перспективных высокотемпературных частично прозрачных материалов широкого применения , 20-08-00465
Черепанов В.В.
1, Миронов Р.А.2
1Национальный исследовательский университет МАИ, Москва, Россия
2АО "ОНПП " Технология" им. А.Г. Ромашина", Обнинск, Россия
Email: vvcherepanov@yandex.ru, manarom@yandex.ru
Поступила в редакцию: 15 ноября 2021 г.
В окончательной редакции: 15 ноября 2021 г.
Принята к печати: 6 апреля 2022 г.
Выставление онлайн: 6 июня 2022 г.
Представлены результаты исследования ряда ключевых оптических характеристик некоторых материалов высокопористой теплозащиты на основе волокон аморфного SiO2 в ближнем и среднем ИК диапазонах. В оптической части статистической имитационной модели таких материалов, основанной на строгой теории Ми, ее применение требует введения кооперативных поправок в результаты взаимодействия с электромагнитным излучением отдельных фрагментов. Эти поправки вводятся в модель в виде дополнительного множителя (Cs) эффективностей Ми рассеяния и поглощения, который обычно использовался как параметр настройки модели при интерпретации экспериментальных результатов теплофизических исследований. На примере материалов ТЗМ-23М (Россия), выполненного из относительно толстого (~9 μm) кремнеземного волокна PS-23 (Беларусь), впервые получены данные, позволяющие исследовать параметр Cs как спектральную величину. Основу исследования образуют результаты экспериментального определения спектральной полусферической отражательной способности слоев материала двух и более оптических толщин в диапазоне длин волн 0.83-16.65 μm. По этим данным и асимптотическим формулам Зеге оценивались значения коэффициентов поглощения и рассеяния. Спектральный параметр Cs определяется по значению коэффициента рассеяния в процессе решения обратной оптической задачи. Полученные данные сравниваются с результатами, рассчитанными на основе классических аппроксимаций оптических постоянных. Результаты работы могут быть полезными специалистам в области радиационного теплообмена и взаимодействия электромагнитного излучения со сложными, частично прозрачными средами, имеющими высокие значения спектрального альбедо рассеяния. Ключевые слова: кремнеземная волокнистая теплозащита, отражательная способность, эксперимент, спектр поглощения и рассеяния, оптическая модель, теория Ми, кооперативные поправки.
- А.Г. Ромашин, М.Ю. Русин, Ф.Я. Бородай. Новые огнеупоры, (10), 13 (2004)
- Б.В. Щетанов, Ю.А. Ивахненко, В.Г. Бабашов. Российский химический журнал, LIV(1), 12(2010)
- Л.В. Геращенков, Ю.А. Балинова, Е.В. Тинякова. Стекло и керамика, (4), 32 (2012)
- W.W. Sampson. Modeling stochastic fibrous materials with mathematica (Springer Nature, London, 2009). DOI:10.1007/978-1-84800-991-2
- V.V. Cherepanov, O.M. Alifanov. Comp. Appl. Math., 36(1), 281(2017). DOI: 10.1007/s40314-015-0229-0
- J.-F. Sacadura. Heat Trans. Eng., 32(9), 754(2011). DOI:10.1080/01457632.2011.525140
- V.V. Cherepanov, O.M. Alifanov. J. Heat Trans., 139(3), 032701(2017). DOI:10.1115/1.4034814
- C.F. Bohren, D.R. Huffman. Absorption and scattering of light by small particles (Wiley, Ney York, 1983). [К. Борен, Д. Хафмен. Поглощение и рассеяние света малыми частицами (Мир, Москва, 1986)]
- О.М. Алифанов, В.В. Черепанов. Методы исследования и прогнозирования свойств высокопористых теплозащитных материалов (МАИ, Москва, 2014)
- А.В. Кондратенко, С.С. Моисеев, В.А. Петров, С.В. Степанов. Теплофизика высоких температур, 29(1), 134(1991)
- А.В. Зуев, П.В. Просунцов. Инженерно-физический журнал, 87(6), 1319(2014). [A.V. Zuev, P.V. Prosuntsov. J. Eng. Phys. Thermophys., 87(6), 1374(2014). DOI:10.1007/s10891-014-1140-z ]
- В.В. Черепанов. Тепловые процессы в технике, 9(7), 448(2017)
- S. Chandrasekhar. Radiative transfer (Oxford, London, 1950). DOI: 10.1002/qj.49707633016 [С. Чандрасекар. Перенос лучистой энергии (Издательство иностранной литературы, Москва, 1953)]
- Э.П. Зеге, А.П. Иванов, И.Л. Кацев. Перенос изображения в рассеивающей среде (Наука и техника, Минск, 1985)
- А.П. Иванов, В.А. Лойко, В.П. Дик. Распространение света в плотноупакованных дисперсных средах (Наука и техника, Минск, 1988)
- Зеге Э.П., О.В. Бушмакова, И.Л. Кацев, Н.В. Коновалов. Журн. прикл. спектроск., 30(5), 900(1979)
- Р.А. Миронов, М.О. Забежайлов, М.Ю. Русин, В.В. Черепанов, С.П. Бородай. Теплофизика высоких температур, 54(5), 724(2016). DOI: 10.7868/S0040364416040153 [R.A. Mironov, M.O. Zabezhailov, M.Yu. Rusin, V.V. Cherepanov, S.P. Borodai. High Temp., 54(5), 682(2016). DOI: 10.1134/S0018151X16040143 ]
- R. Kitamura, L. Pilon, M. Jonasz. Appl. Optics, (33), 8118(2007). DOI:10.1364/AO.46.008118
- J. Kischkat, S. Peters, B. Gruska, M. Semtsiv, M. Chashnikova, M. Klinkmuller, O. Fedosenko, S. Mochulik, A. Aleksandrova, G. Monastyrsyi, Y. Florez, W.T. Masslenik. Appl. Optics, (51), 6789(2012). DOI:10.1364/AO.51.006789
- L.V. Rodriguez de Marcos, J.I. Larruquert, J.A. Mendez, J.A. Aznarez. Opt. Mat. Exp., (6), 3622(2016). DOI:10.1364/OME.6.003622
- В.В. Черепанов. Теплофизика высоких температур, 59(3), 352(2021). DOI: 10.31857/S0040364421030017 [V.V. Cherepanov. High Temp., 59(3), 198(2021). DOI: 10.1134/S0018151X21030019]
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.
