Самопроизвольное зарастание трещиноватости в рабочих камерах энергетических газожидкостных тепловых установок – диффузионные динамические процессы
Another Title
Spontaneous Overgrowth of Jointing in the Working Chambers of Power Gas-Liquid Thermal Installations – Diffusion Dynamic Processes
Bibliographic entry
Самопроизвольное зарастание трещиноватости в рабочих камерах энергетических газожидкостных тепловых установок – диффузионные динамические процессы = Spontaneous Overgrowth of Jointing in the Working Chambers of Power Gas-Liquid Thermal Installations – Diffusion Dynamic Processes / Т. В. Рыжова [и др.] // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. – 2024. – № 4. – С. 345-362.
Abstract
Рассмотрены вопросы образования неоднородностей и трещин и эффекты их самопроизвольного заживления на известных принципах и представлениях нелинейной динамики и квантовых технологий для полноты описания картины возможных процессов. При этом самопроизвольное зарастание микронеоднородностей в твердотельных/металлических изделиях, подобные дефекты в которых возникают при различных режимах их эксплуатации, обсуждается на примере теплоэнергетических установок разного типа с циклическими процессами и вибрациями. Механизм такого заживления/холодной сварки определяется динамическими процессами нестационарной диффузии с временными характеристиками в рамках соответствующих модельных представлений. Рассматривается модель диффузионно-ограниченной агрегации дефектов/частиц, реализованная методом клеточного автомата с окрестности Неймана, модель случайного и баллистического осаждения, а также перколяционный подход. Описывается процесс модификации и развития 3D-трещиноватой структуры на основании теории нагрузок Гриффитса для дислокаций с учетом поэтапного последовательного перехода от устойчивого состояния к стадии роста. В результате действия таких динамических нагрузок в твердотельном объекте наблюдается быстрое изменение параметров микротрещиноватости, которое можно представлять как локальные микровзрывы: рост и слияние природных микротрещин в более крупные; зарождение новых микротрещин; раскрытие крупных микротрещин с образованием дефектов следующего иерархического уровня. В обзорном аспекте рассмотрены хорошо известные в математике и физике универсальные режимы функционирования нелинейной динамической системы, пригодные для анализа стабильности и устойчивости работы тепловых энергетических установок. Происходящие процессы связываются с разными типами и стратегиями развития неоднородностей, такими как: коллапс и стагнация, устойчивая периодичность, параметры «в разнос», хаотическое развитие в определенных рамках, срыв/внезапный кризис, резкий скачок и рывок в развитии. Предложенные подходы могут быть полезны в задачах повышения реального эксплуатационного состояния камер с рабочим веществом в энергетических установках при их функционировании в различных режимах работы.
Abstract in another language
The issues of the formation of inhomogeneities and cracks as well as the effects of their spontaneous healing are considered on the well-known principles and concepts of nonlinear dynamics and quantum technologies in order to fully describe the picture of possible processes of the genesis of heterogeneities and their self-organization. At the same time, the process of spontaneous overgrowth of micro-inhomogeneities in solid-state/metal products, such defects in which occur under different operating conditions, is discussed on the example of thermal power plants of various types with cyclic processes and vibrations. The mechanism of such healing is determined by dynamic processes of unsteady diffusion with certain temporal characteristics evaluated within the framework of the corresponding model concepts. A model of diffusion-limited aggregation of defects/particles implemented by the cellular automaton method from the Neumann neighborhood, a model of random and ballistic deposition, as well as a percolation approach are considered. The process of modification and development of a 3D fractured structure based on the Griffiths load theory for dislocations is described, taking into account the gradual sequential transition from a stable state to a growth stage. As a result of the action of such dynamic loads in a solidstate object, a rapid change in the parameters of microcracking is observed, which can be represented as local micro-explosions, viz. the growth and fusion of natural microcracks into larger ones; the emergence of new microcracks; the disclosure of large microcracks with the formation of defects of the next hierarchical level. In the overview aspect, the universal modes of operation of a nonlinear dynamic system, well-known in mathematics and physics and suitable for analyzing the stability and sustainability of thermal power plants, are considered. The ongoing processes are associated with different types and strategies for the development of heterogeneities, such as: collapse and stagnation; stable periodicity; parameters “at odds”; chaotic development within certain limits; disruption/sudden crisis; a sharp leap and a breakthrough in development. The proposed approaches can be useful in improving the real operational condition of chambers with working matter in power plants when they operate in various operating modes.
View/
Collections
- № 4[6]