Структурные свойства хозяйских галактик легковесных сверхмассивных черных дыр на основе новых данных космического телескопа "Хаббл"
Структурные свойства хозяйских галактик легковесных сверхмассивных черных дыр на основе новых данных космического телескопа "Хаббл"
Л. Г. Осипова$^1$, К. А. Гришин$^2$, И. В. Чилингарян$^2$
В настоящей работе было проведено двумерное и одномерное фотометрическое моделирование новых данных с космического телескопа имени Хаббла для галактик с IMBH и для объектов из расширенной выборки с ограничением по массе ЧД до миллиона масс Солнц. При помощи полученных моделей была оценена звездная масса балджа галактики и установлено положение галактик на масштабном соотношении "масса черной дыры - масса балджа". Их расположение на данном соотношении позволяет наложить ограничения на процессы роста черных дыр в режиме малых масс.
Показать АннотациюО развитии неустойчивости Кельвина-Гельмгольца во фронтовой области интенсивной нелинейной акустической волны в атмосфере
О развитии неустойчивости Кельвина-Гельмгольца во фронтовой области интенсивной нелинейной акустической волны в атмосфере
С. И. Косяков$^{1,2}$, С. Н. Куличков$^{1,2}$, М. Н. Закиров$^1$
В настоящее время не до конца получил свое объяснение значимый эффект расширения фронтовой области интенсивных нелинейных акустических волн, создаваемых в атмосфере импульсными точечными источниками различной природы – регистрируемая ширина фронтовой области на несколько порядка больше, чем это следует из теоретических представлений. Для объяснения столь значимого эффекта выдвинута гипотеза о возможности развития неустойчивости Кельвина-Гельмгольца внутри фронтовой области волны при сдвиговом течении, вызванным градиентом массовой скорости в самой фронтовой области. В работе обосновывается выдвинутая гипотеза. Для этого выполняется прямое (без использования каких-либо полуэмпирических моделей) численное моделирование неустойчивости Кельвина-Гельмгольца внутри физически бесконечно малого объема воздуха во фронтовой области интенсивной нелинейной акустической волны. Рассматривается однородное плоское движение сжимаемого воздуха в волне. Впервые показано, что развитие неустойчивости Кельвина-Гельмгольца на различных расстояниях от источника должно обладать геометрическим подобием ввиду того, что процесс развивается в идеальной среде. При этом не важно, увеличивается ширина фронтовой области по мере удалении волны от источника или она увеличивается за счет роста его энергии.
Показать АннотациюМетод «Крупных частиц» при математическом моделировании неустойчивости Кельвина–Гельмгольца в воздухе
Метод «Крупных частиц» при математическом моделировании неустойчивости Кельвина–Гельмгольца в воздухе
С. И. Косяков$^{1,2}$, С. Н. Куличков$^{1,2}$, М. Н. Закиров$^1$
Рассматривается применение известного метода «Крупных частиц» при математическом моделировании простейшего вида сдвиговых течений – двумерного нестационарного плоского слоя смешения. Описаны результаты прямого численного моделирования развития неустойчивости Кельвина-Гельмгольца на границе раздела двух слоев воздуха разной плотности, движущихся со сдвигом тангенциальной скорости в поле сильного внешнего ускорения. Достоверность результатов расчетов подтверждена их сравнением с аналитическими расчетами, с результатами численного решения аналогичной задачи, а также с экспериментальными данными. По результатам расчетов получена новая функциональная зависимость увеличения ширины слоя смешения от времени, внешнего ускорения, разности плотностей слоев воздуха и разности скоростей на контактной границе. Эта зависимость получена для больших значений величин ускорения, разностей скорости и плотности на разрыве. Она будет полезна для прогнозирования расширения зон смешения в различных течениях с тангенциальным разрывом скорости, повсеместно встречающихся как в технике, так и в атмосфере – например, на начальном участке струи, на начальной стадии смешения в цилиндрическом вихре, при развитии волнистых облаков или неустойчивости ясного неба в атмосфере.
Показать АннотациюЧисленное моделирование парожидкостных равновесий тернарных смесей углеводородов и диоксида углерода
Численное моделирование парожидкостных равновесий тернарных смесей углеводородов и диоксида углерода
Д. В. Селезнева
В нефтегазовой отрасли закачка диоксида углерода в пласт рассматривается как перспективный метод повышения нефтеотдачи: при растворении в углеводородах снижается вязкость нефти и происходит процесс разбухания, что улучшает эффективность вытеснения. При определённых значениях давления и температуры в системе может формироваться трехфазное равновесие — две жидкие фазы (обогащённая диоксидом углерода и обогащённая углеводородами) и газовая фаза, что серьёзно затрудняет применение классических итерационных алгоритмов расчета фазовых равновесий с тестами стабильности. В настоящей работе для определения границ областей двухфазного и трехфазного равновесия был применён метод прямой минимизации свободной энергии Гиббса при фиксированных значениях давления и температуры; дополнительно были рассчитаны вязкости каждой из фаз с использованием модели Лоренца–Брея–Кларка, что позволило количественно оценить снижение вязкости нефтяной фазы.
Показать АннотациюВосстановление поврежденных фотоэлементов путем самовосстановления
Восстановление поврежденных фотоэлементов путем самовосстановления
Л. Л. Буджемила
Фотоэлементы очень хрупкие, и воздействие на них экстремальных погодных условий способствует появлению микротрещин, что приводит к ухудшению их производительности. Перовскитный материал в сочетании с самовосстанавливающимся полимером может образовывать композит с двойной непрерывной переплетенной сетью. Этот композит умеет самовосстанавливаться за счет синергетического роста зерен и процессов твердой диффузии при умеренно высоких температурах 333 К. Ионы могут мигрировать, чтобы заполнить зазоры или трещины, а их подвижность позволяет реорганизовать кристаллическую структуру, в теории восстанавливая электрическую связность. Различные экспериментальные методы были оптимизированы для достижения лучшей эффективности PSC в атмосферных условиях путем изменения концентраций самовосстанавливающегося полимера, включенного в перовскитный материал, для выявления наиболее подходящего. Измерения I–V показывают снижение потери эффективности поврежденного фотоэлемента с 40% до всего лишь 4%. Такой подход может обеспечить потенциальную защиту от потери эффективности из-за микротрещин, а также извлечь выгоду из оптоэлектрических свойств перовскитного материала.
Показать АннотациюПроблемы контроля температуры при лазерной обработке металлов с использованием тепловизора
Проблемы контроля температуры при лазерной обработке металлов с использованием тепловизора
А. А. Гайна$^1$, А. А. Можайко$^2$
В работе исследовалась точность измерений температуры при лазерном упрочнении конструкционной стали с использованием тепловизора, работающего в среднем инфракрасном диапазоне (8-14 мкм). Эксперименты проводились на установках, оснащенных волоконными лазерами, LENS 750 и ЛС 10. Было выявлено несколько факторов, влияющих на точность измерений, включая отражение лазерного излучения, разрешение камеры, неправильно настроенный коэффициент излучения и взаимодействие лазерного излучения с воздухом во время разряда. Для повышения точности измерений было предложено несколько методов, таких как использование оптических фильтров и оптимизация расстояния наблюдения за мишенью и корректировка значения коэффициента излучения. Результаты исследования показали необходимость комплексной калибровки системы для обеспечения точного измерения температуры поверхности.
Показать АннотациюШирокополосные суперлюминесцентные диоды на основе квантовых ям
Широкополосные суперлюминесцентные диоды на основе квантовых ям
А. А. Михеева$^1$, А. Н. Туркин, А. А. Мармалюк
Сегодня усиленное спонтанное излучение (суперлюминесценция) является важным эффектом как в инжекционных лазерах, так и в суперлюминесцентных диодах. В последних это явление позволяет добиться наиболее широкого спектра излучения прибора при достаточно высокой выходной мощности, что является неоспоримым преимуществом для широкого класса практических применений. В связи с актуальностью проблемы создания широкополосных суперлюминесцентных диодов (СЛД) представляется перспективным анализ наилучшего способа уширения спектра этих приборов в зависимости от конструкции их активной области. Для этого необходимо провести теоретическое моделирование оптического усиления в различных конструкциях активных областей СЛД, а также исследовать поведение скорости спонтанной излучательной рекомбинации с ростом длины волны в этих структурах. При построении спектра усиления можно сделать вывод о том, какие именно оптические переходы в квантовой яме вносят наибольший вклад в усиление при определенном токе инжекции. Анализ таких важных эффектов позволяет построить расчетные спектры выходной мощности СЛД и рассчитать ширину каждого спектра на полувысоте при разных токах инжекции. Кроме того, для того чтобы разобраться, какая из конструкций активных сред позволяет создать эффективный широкополосный суперлюминесцентный диод, необходимо проанализировать величину спектрального провала между максимумами в соответствующем спектре излучения. В работе показано, что наиболее широкополосный СЛД с малой величиной спектрального провала можно создать на основе одной квантовой ямы, в которой в процесс излучения вовлекается два оптических перехода.
Показать АннотациюОсобенности распространения пучков когерентного фазово-модулированного излучения
Особенности распространения пучков когерентного фазово-модулированного излучения
М. М. Лещева, А. А. Абашкина, А. А. Шарков, О. М. Вохник
Экспериментально исследована трансформация распределений интенсивности, происходящая по мере распространения фазово-модулированного лазерного пучка. Выявлено влияние глубины синусоидальной фазовой модуляции на преобразование распределения фазы в распределение интенсивности, происходящее на расстоянии, равном четверти длины Талбота. Зарегистрировано периодическое самовоспроизведение распределений интенсивности излучения, фаза которого промодулирована по периодическому фрактальному закону. Выявлены особенности эффекта Талбота, обусловленные использованием фазового транспаранта на основе функции Вейерштрасса.
Показать АннотациюПрименение доменной адаптации для диагностики природных вод по спектрам комбинационного рассеяния света
Применение доменной адаптации для диагностики природных вод по спектрам комбинационного рассеяния света
Л. С. Утегенова$^1$, К. А. Бузанов$^2$
Определение ионного состава и концентрациивеществ в речных и сточных водах представляет собой важную научно-практическую задачу экологического мониторинга. В настоящей работе решается задача по определениюконцентраций ионов Zn2+, Cu2+, Li+, Fe3+, Ni2+, NH4+, SO42- и NO3-в водных растворах с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) и искусственных нейронных сетей (НС). Спектроскопия КР позволяет проводитьбыстрый и дистанционный анализ многокомпонентных жидких сред в режиме реального времени. Однако анализ спектров сталкивается с рядом проблем вследствие сложногохимического состава природных вод и наличия флуоресцентного фона, обусловленного растворёнными органическими веществами. Поэтому необходимоиспользовать НС. В рамках исследования с целью доменной адаптации НС реализуется метод переноса обучения, основанный на предварительном обучениимоделей на репрезентативной выборке спектральных данных, не содержащих флуоресцентной составляющей (исходный домен), и дальнейшем дообучении НС наспектрах с флуоресцентным фоном (целевой домен). Такой подход позволил повысить эффективность обучения модели и точность определения концентраций ионов вреальных речных водах (Москва-река, Яуза, Битца, Сетунь).
Показать АннотациюЛазерная спектроскопия наночастиц ZnS в процессе их синтеза в обратных микроэмульсиях
Лазерная спектроскопия наночастиц ZnS в процессе их синтеза в обратных микроэмульсиях
Р. Р. Волков$^1$, И. В. Пластинин$^2$
В данной работе методами спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) света, метода динамического светорассеяния (ДСР) и спектроскопии поглощения в ультрафиолетовой области проведено исследование обратных микроэмульсий, в которых проводилась реакция синтеза наночастиц ZnS. Согласно данным ДСР, размер обратных мицелл в микроэмульсиях не превышал 5 нм, а размер синтезированных наночастиц ZnS не превышал 3 нм. Было показано, что размер обратных мицелл не зависит от наличия прекурсоров и наночастиц внутри мицелл. С помощью спектроскопии поглощения было получено, что размеры наночастиц, синтезированных в микроэмульсиях, оказались равными 2.8 ± 0.2 нм, что согласуется с данными ДСР. С помощью спектроскопии КР было показано, что изменение интенсивности валентной полосы SO прекурсора ZnSO4 коррелирует с изменением концентрации ионов SO42- внутри ядер мицелл, что позволяет использовать её для контроля содержания прекурсора в реакционной среде с синтезирующимися наночастицами. Кроме того, было показано, что взаимодействие молекул воды с гидрофильными группами АОТ приводит к изменению формы валентной полосы SO AOT и её смещению в область меньших волновых чисел. Результаты проведённых исследований обеспечивают развитие методов дистанционной и экспрессной лазерной диагностики мицеллярных нанореакторов
Показать Аннотацию