Книга соответствует программе специального курса "Теория явлений переноса" и может быть использована как дополнительное пособие к курсу "Теория сплошных сред". С единых позиций рассматриваются процессы переноса массы, количества движения, тепла, дается краткое введение в феноменологическую теорию явлений переноса, излагаются основы теории подобия. Методами теории подобия проводится рассмотрение вопросов тепло- и массообмена. Излагаются основы методов экспериментального исследования, дается представление о современных и развивающихся способах изучения переносных свойств.

Систематизированы сведения о тяжелых металлах и металлоидах в почвах, описана их токсичность и дана оценка уровней загрязнения. На основе синхротронной рентгеновской техники описаны превращения в почвах хрома, свинца, цинка, мышьяка, никеля. Даны новые характеристики геохимических природных и искусственных барьеров, закрепляющих мигрирующие с водой тяжелые металлы и металлоиды, изучена роль физико-химических барьеров и железистых конкреций в закреплении тяжелых металлов и металлоидов. Подробно охарактеризованы гид-рогенно загрязненные аллювиальные почвы Предуралья. Книга предназначена для почвоведов, геохимиков, агрохимиков и экологов.

Книга посвящена рассмотрению комплекса вопросов, связанных с идеологией построения математических моделей процесса уноса массы композиционных теплозащитных материалов, сформировавшейся в результате многолетних исследований, выполненных авторами при проектировании различных высокоэнергетических устройств. Большое внимание в книге уделяется численным методам решения возникающих при этом сложных физико-математических задач, комплексному анализу экспериментальных данных и методам расчета конвективного теплообмена. Материалы, помещенные в книгу, в течение многих лет использовались в учебной работе со студентами МГТУ им. Н. Э. Баумана. Книга может быть полезна студентам старших курсов, аспирантам и научным работникам, связанным с решением различных задач в области тепловой защиты высокоэнергетических устройств.

Монография посвящена исследованию широкого спектра гидродинамических, термомеханических и тепловых процессов, происходящих в тепловыделяющем зернистом слое при различном характере тепловыделения. Сформулирована полная система граничных условий и условий сопряжения для температур фаз и давления. Получены зависимости для расчета эффективных коэффициентов теплопроводности зернистого слоя. Исследованы закономерности стационарного тепломассопереноса в зернистом слое при различном характере тепловыделения, включая процессы испарительного охлаждения и в условиях свободной конвекции. Представлены результаты моделирования нестационарных процессов распространения в дисперсной среде волн сжатия и разрежения. Книга рассчитана на специалистов в области гидродинамики и тепло- и массообмена в дисперсных системах.

Анализируется модель электронно-лучевой обработки диска с включением с учетом взаимовлияния тепловых, механических и диффузионных полей. Проиллюстрировано влияние радиуса луча на распределение температуры, концентрации диффузанта, а также напряжения и деформации в системе. Показана важная роль явления бародиффузии в перераспределении элементов между частицей и матрицей.

Проведено изучение возможности направленного воздействия на процесс релаксации локальных напряжений в интерфейсных средах, находящихся в сложном напряженном состоянии, путем изменения состояния границ раздела структурных элементов. Исследования проводились на примере ледового покрова озера Байкал, который представляет собой иерархически организованную разломно-блоковую среду и относится к классу интерфейсных сред. Показано, что изменением состояния границ раздела структурных элементов можно направленным образом менять режим деформации интерфейсной среды в целом. теоретически подтверждена общность полученного эффекта.

В статье на основе компьютерного моделирования методом подвижных клеточных автоматов (методом МСА) изучены особенности деформирования и разрушения интерфейсных материалов, находящихся в сложном напряженном состоянии, в условиях циклического нагружения. Показано, что вибрационное воздействие с «высокими» частотами, превышающими собственные частоты образца, может существенно повышать деформационную способность интерфейсных материалов, что связано с действием вибрации как своеобразного «деформационного насоса». Развитый формализм интерфейсных сред применен для теоретического исследования отклика границ раздела структурно-тектонических блоков земной коры (разломов) на вибрационные воздействия и изменение их состояния, реализуемое обводнением. Важнейшим результатом исследования является установление того факта, что совместное влияние «высокочастотного» вибрационного воздействия и обводнения принципиально меняет характер отклика обводненного разлома и может приводить к инициации аномальных по величине, но плавных смещений геоблоков без выделения мощных сейсмических импульсов. Результаты расчетов подтверждены в ходе натурных экспериментов на Ангарском разломе Байкальской рифтовой зоны. Это позволило предложить новый подход к техногенному управлению режимом смещений в зонах сейсмоактивных разломов, который может быть использован для решения проблем обеспечения сейсмобезопасности.

В работе на основе компьютерного моделирования методом подвижных клеточных автоматов проведено теоретическое изучение влияния вибрации на отклик фрагмента границы раздела в блочной среде, находящейся в сложном напряженном состоянии. Показано, что изменение уровня локальных напряжений приводит к направленному изменению параметров отклика системы при вибрационных воздействиях. Это открывает путь к разработке новых методов оценки уровня локальных напряжений на активных границах раздела в разломно-блоковых средах. В связи с этим в работе рассмотрена задача инициации относительных смещений нагруженных фрагментов блоков по границе раздела сериями импульсов различной скважности. Показано, что эффективность таких воздействий определяется в первую очередь временем высвобождения энергии импульса и слабо зависит от скважности.

Статья написана по результатам работы над проектом РФФИ 05-05-64659-а. Проект направлен на решение фундаментальной проблемы геодинамики и тектоники — исследование закономерностей накопления и выделения (при разрушении) энергии в элементах земной коры, геоматериалах и геосредах, которые предлагается рассматривать как иерархически организованные блочные системы. Эволюция таких пространственно-временных иерархий под приложенными нагрузками приводит к большому разнообразию медленных движений (специфическим волнам деформации и разрушения), обусловленных эффектами накопления и перераспределения энергии в блочной среде. Методами фрактального анализа поверхностей изломов геоматериалов изучено самоподобие разрушения ряда геоматериалов и установлены характерные масштабы последовательности блоков, сформировавшихся в процессе деструкции материала. Численно, комбинированным методом, объединяющим конечно-разностные методы континуальной механики и дискретный метод клеточных автоматов, исследованы особенности накопления деформации в такой блочной среде, в том числе условия формирования и распространения фронтов локализованной деформации и разрушения на разных масштабах в зависимости от масштабов последовательности блоков в иерархии и особенностей нагружения.

Хорошо известно, что земная кора имеет иерархическую блочную структуру, являющуюся результатом геологической эволюции, а также глобальных и локальных деформационных процессов. При этом важными элементами геосреды являются границы раздела блоков, по которым и происходят основные деформации (смещения) под действием локальных полей внутренних напряжений. На макромасштабном уровне такими межблочными границами являются сейсмоактивные разломы. В настоящей работе было проведено комплексное исследование совместного влияния обводнения и вибрационного воздействия на поведение (режим смещений) сейсмоактивного разлома или его фрагмента. Результаты исследования показали, что совместное использование двух указанных факторов может не просто инициировать аномально большие по амплитуде смещения по разлому, но, что не менее важно, реализовать их в относительно плавном режиме сдвиговой ползучести (то есть без динамического спонтанного выделения мощных сейсмических импульсов).

The processes of localized deformation band formation and crack generation in brittle-plastic materials are simulated numerically in various loading conditions. The patterns of cracking and strain localized band for a sandstone specimen in compression are obtained. To describe inelastic behavior of pressure-sensitive materials, the mathematical tools and concepts of plasticity theory are employed. In the computations the Nikolaevskii model with a non-associated flow rule is used. In the course of “plastic” deformation damages are accumulated. Macrocrack opening and material fracture are described explicitly. For this purpose the node-splitting technique is used and the free-surface conditions are given on newly formed boundaries. This provides self-acting account of crack generation for the entire calculation area in the course of deformation. The use of the considered approaches in describing the behavior of a rock specimen as an ideal homogeneous medium allows a good agreement of fracture patterns as well as of various types of stress-strain dependences with the experimental findings. In order to describe in detail the behavior peculiarities of heterogeneous porous and cracked materials, it is necessary to consider their structural features and crack growth.

Настоящая монография представляет собой попытку синтеза идей, теорий и моделей физики земли и геотектоники в единую систему. Соответственно, введение в проблемы поиска единства законов природы и симметрий в строении Земли (на основе принципа общности и развитии дисциплин естественно-научного направления и прежде всего физики) является главной целью. Книга имеет обзорно-аналитический характер и ориентирована на разработку идеи создания общей системы физических основ геологических дисциплин в иерархической системе - от геосфер до уровня региональных тектонических провинций. Актуальность такой задачи продиктована тем, что к началу текущего столетия получили широкое распространение идеи разработки геологических теорий на основе законов и моделей физического мира. Проанализированы задачи ранговой систематики объектов исследования, понятийные основы геотектоники и геомеханики, а также координатные системы и симметрии, методологические парадигмы и основные группы методов исследования. Сформулировано отношение к объектным теориям землеведения и геологическим законам природы. для специалистов в области геотектоники, физики Земли и геомеханики земной коры материалов и океанов, а также может быть полезна для преподавателей, аспирантов и магистрантов вузов.

В монографии отражены результаты экспериментальных и аналитических исследований закономерностей распределения напряжений в блочных массивах геологической среды; математического моделирования процессов деструкции земной коры при крупномасштабных горных работах; контроля и анализа основных закономерностей самоорганизации сейсмического процесса. Отмечено влияние техногенного воздействия на формирование сейсмических активизаций. Затронуты вопросы создания геоинформационных систем с вычислительным ядром оценивания параметров по разнородным комплексным геодезическим и геофизическим наблюдениям.??Выявлен критерий возникновения процессов самоорганизации в условиях сильных техногенных воздействий. Разработана и апробирована модель карстообразова-ния как следствия эволюции эндогенных кольцевых структур Земли. Проанализирована связь геоморфологических, геологических и геофизических особенностей строения породных массивов с поверхностными проявлениями карстов. Разработаны двух- и трехмерные геомеханические модели, описывающие деформирование и разрушение породного массива во времени, в основу которых положены уравнения состояния вязкоупругих сред и критерий прочности Кулона — Мора. Предложен новый подход к созданию динамических геоинформационных систем, суть которого заключается в переходе от компьютерно-математического моделирования к синтезу новых знаний на основе интеграции данных самого различного типа, получаемых с помощью развитых систем мониторинга. Монография адресована специалистам по механике, геомеханике, геофизике, разработчикам новых систем контроля деформаций и напряжений в природной среде и будет полезна студентам старших курсов горных и геофизических специальностей университетов, а также аспирантам.

Учебное пособие содержит описание физико-механических свсйств осадочных пород, геодинамики земной коры и физики нефтяного пласта. Рассмотрены звенья глобального цикла углерода, концепция образования углеводородов, состав и свойства нефти. Приводятся основные реологические свойства нефти и нефтепродуктов, а также анализ течения "неньютоновской" нефти в трещинах горных пород. Рассмотрены гидродинамические методы исследования скважин и особенности разработки нефтяных месторождений. Дается систематическое изложение реологических аспектов разработки месторождений нефти. Описаны способы эксплуатации добывающих скважин и принципы расчета их показателей. Дается описание особенностей добычи нефти на морском шельфе. Для научных и инженерных работников нефтегазовой отрасли, студентов и преподавателей геофизических и нефтегазовых специальностей.

Анализируется изменение состава и свойств нафтидов (нефти, углеводородных газов и природных битумов) в недрах, а также емкостных и фильтрационных свойств пород. Рассмотрены процессы накопления органического вещества, образования нефти и газа и формирования их залежей. Показаны глобальные закономерности распределения нафтидов. Обоснованы геохимические методы дифференцированного прогнозирования нафтидоностновти, направленные на повышение эффективности поисковых работ и охраны окружающей среды. Для научных сотрудников, работающих в области нефтегазовой геологии и геохимии.

В настоящей книге содержится концепция о системной организации соединений химических элементов в почвах, сформулированная на примере соединений микроэлементов, и результаты экспериментальных исследований — основа и подтверждение этой концепции. Описаны природные процессы различных уровней иерархической организации, которые объединяют воедино соединения микроэлементов почвы и обусловливают устойчивость почвы к химическому воздействию. Описаны механизмы связи соединений химических элементов почвы и сопредельных сред, которые обеспечивают выполнение почвой ее экологических функций и положены в основу теории и методологии экологического почвенно-химического мониторинга. Книга предназначена почвоведам, экологам, геохимикам, студентам и аспирантам соответствующих специальностей.

В монографии отражены преимущества методов исследования форм тяжелых элементов в почвах. Химические элементы разделяются на тяжелые и сверхтяжелые по величине их атомной массы. Обобщены современные данные по химии и минералогии тяжелых металлов и металлоидов (Cr, Mn, Zn, As, Sb, Se) и сверхтяжелых металлов (Pb, Hg, Ba, La, Се) в почвах. Выявлено действие редокс условий на поведение в почвах тяжелых металлов и металлоидов. Приведены новые данные о содержании бария, лантана и церия в почвах ряда регионов России.

В книге главное внимание уделяется физике процессов теплообмена, рассмотренных с современных позиций. В основу книги положены методы кинетической теории и термодинамики необратимых процессов, позволяющие получить обобщенные соотношения. Приводятся методы решения ряда важных практических задач с использованием современных математических методов.

Монография посвящена описанию принципов работы и устройства аппаратов с неподвижным и псевдоожиженным зернистым слоем. Рассмотрены геометрия зернистого слоя, электродинамика и внутренняя гидродинамика неподвижного, псевдоожиженного и плотного движущегося слоев. Изложены вопросы тепло- и массообмена в этих слоях и протекающие в них типовые процессы (адсорбция, ионный обмен, гетерогенный катализ, осушка, обжиг, восстановление, окисление, дегидратация и др.). Книга снабжена исчерпывающей библиографией. Монография представляет большой интерес для научных и инженерно-технических работников химической, нефтехимической и других отраслей промышленности.

Книга посвящена механике разрушения широкого класса конструкционных и природных материалов, включая металлы, композиты, горные породы, стекла, полимеры и керамические материалы. Книга состоит из трех частей. В первой части излагаются основные методы и подходы механики хрупкого разрушения, причем основное внимание уделяется металлам, стеклам и керамическим материалам. В частности, изложены следующие вопросы: теория Гриффитса-Ирвина, концепция квазихрупкого разрушения, химическая и электрохимическая коррозия, масштабный эффект, теория роста усталостных трещин, развитие полостей и трещин в вязких и упруго-пластических телах, влияние влаги и водорода на развитие трещин в металлах и стеклах, теория действия взрыва и др. Вторая часть посвящена, в основном, механике разрушения композиционных материалов и сингулярно-армированных элементов конструкций. Рассмотрены закономерности развития и торможения трещин, оптимально проектирование композиционных материалов, асимптотическая теория армирования, трещины расслаивания в тонкостенных конструкциях и др. Третья часть посвящена механике разрушения горных пород и трещиноватых материалов. В частности, рассмотрены следующие вопросы: диаграмма разрушения горной породы, развитие сдвиговых разломов в земной коре, устойчивость глубоких выработок и скважин, резание горных пород, гидроэрозия плотин, теория грифонов, разрушение электронными и фотонными пучками и др. Для научных работников, инженеров, преподавателей, аспирантов и студентов, занимающихся проблемами разрушения и прочности материалов и конструкций.

Данная работа - первый в России аналитический обзор, посвященный изучению поведения металлов в системе вода-порода. Рассматриваются механизмы и условия поглощения металлов (Cd, Zn, Cu, Pb, Ni, Со, Cr, As, Hg, Se, Ag), их десорбция и миграция с инфильтрующимися атмосферными осадками, что создает опасность загрязнения подземных вод. Изучены состав и характеристика твердой фазы природных сорбентов (почвенных и минеральных) в системе вода-порода, сорбционная способность различных гранулометрических фракций, литологические свойства почв и пород. Представлены корреляции параметров адсорбции с указанными свойствами природных сорбентов и относительная подвижность металлов. Значительное влияние на сорбцию металлов оказывает состав жидкой фазы: рН, ионная сила, природа катионов и анионов. Представлены коэффициенты распределения металлов, уравнения регрессии и коэффициенты корреляции при адсорбции в различных условиях. Особое внимание обращено на растворенное органическое вещество в местах складирования отходов и его влияние на подвижность металлов. Предлагаемый аналитический обзор существенно пополняет знания о закономерностях сорбции (десорбции) тяжелых металлов в различных условиях и о факторах, влияющих на величину сорбционных (десорбционных) параметров. Представленная информация будет полезна для выявления условий адсорбции металлов при обосновании выбора параметров моделирования их поведения в различных условиях в подземной гидросфере и сопредельных средах. Обзор рассчитан на специалистов, занимающихся изучением загрязнения зоны аэрации и подземных вод тяжелыми металлами.

Монография посвящена разработке основ теории и методологии идентификации математических моделей процессов теплообмена на поверхности тел при наличии, в общем случае, кондуктивного, конвективного и радиационного переноса теплоты, физико-химических превращений и вдува газообразных продуктов разложения материалов в пограничный слой. Подробно описаны соответствующие вычислительные процедуры и комплекс программ, созданный для индентификации математических моделей. Даются рекомендации по использованию программного комплекса и многочисленные примеры решения методических задач. С помощью данного комплекса проведены исследования ряда проблем, описание которых и полученные результаты также приведены в монографии. Для научных работников и инженеров, преподавателей, аспирантов и студентов, занимающихся теплофизическими и теплотехническими исследованиями.

Детально рассмотрен генезис инженерно-значимых свойств вечномерзлых грунтов. Доказана полнота состава принятых характеристик структуры и физических свойств грунтов, с которыми коррелированы обобщенные материалы натурных испытаний фундаментов. Рассмотрены напряженное состояние основания в линейно деформируемом грунте и начальные стадии образования зон предельного равновесия под подошвой фундамента. Для первой предельной (предельно допустимой) нагрузки на основание, соотнесенной с результатами натурных испытаний фундаментов, установлено, что эта величина является более сильной функцией прочностных характеристик, чем в основном уравнении предельного сопротивления грунта. Показана возможность расчета характеристик прочности грунта по данным о предельной нагрузке на основание. В таблицах и на графиках представлены значения прочностных характеристик вечномерзлых грунтов, охватывающие весь реальный диапазон гранулометрического состава грунтов, льдистости и температуры. Параметры прочности грунта, рассчитанные по предельной нагрузке на основание, методологически достовернее характеристик, определенных целевыми лабораторными исследованиями, поскольку они учитывают теоретическую модель основания и обобщают прочностные свойства грунтового массива в целом. Составлен функциональный кадастр характеристик физических и прочностных свойств вечномерзлых грунтов. Книга адресована мерзлотоведам-исследователям, а также инженерам-геологам и строителям, чья работа связана с анализом прочностных свойств вечномерзлых грунтов и расчетами несущей способности оснований.

The analysis of oil reserves distribution in the territory of permafrost of different types showed that the zone of discontinuous spread of permafrost is much richer than the oil-and-gas bearing territories of insular and continuous permafrost propagation. A comparison analysis of the Russia crude oil chemical composition in the zones of continuous, discontinuous fnd insularpermafrost propagation is made. It is shown that in the territory of discontinuous spread of permafrost the content of sulfur, paraffins, resins and asphaltens in average is less, and the content of fractions with boiling temperature 350 oC is higher in comparison with their content in the pеrmafrost territory of insular and continuous types. Fig. 6, table 3, ref. 7.

Сборник содержит статьи по теории и практике жидкостной экстракции. В нем отражены вопросы гидродинамики и массообмена, математического моделирования и автоматического регулирования экстракционных процессов. Рассмотрены также вопросы массопередачи, осложненной химическими процессами, и новые мтоды расчета оборудования. Описаны новые конструкции экстракторов. Книга представляет интерес для инженеров и проектировщиков химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслей промышленности, а также для студентов химических и технологических вузов.

В различных областях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности широко применяются процессы разделения и очистки газов и паров методами непрерывной адсорбции, осуществляемой как в движущемся, так и в кипящем слоях .В предлагаемой книге освещены теоретические основы непрерывных адсорбционных процессов, изложены результаты обширных экспериментальных работ по непрерывной адсорбции, дано описание аппаратуры, а также изложены рекоментации по экспериментальному исследованию, проектированию и расчету установок. Приведены обширная библиография, иллюстративный материал и численные примеры расчетов. Книга рассчитана на инжденерно-технических работников химической, нефтехимической, газовой и других отраслей промышленности, а также может быть полезной для аспирантов и студентов старших курсов вузов соответствующих специальностей.

Книга, написанная английскими учеными геохимиком Д. Брауном и геофизиком А. Массетом, знакомит читателя с современными представлениями о строении, развитии и динамике Земли. В единой последовательности, на основе последних достижений науки. Подобная прекрасно иллюстрированная книга, охватывающая практически все аспекты этой темы и излагающая их на достаточно высоком научном уровне и одновременно популярно, в отечественной литературе отсутствует. Для геологов, преподавателей, аспирантов и студентов геологических специальностей, а также читателей, интересующихся вопросами образования, строения и развития Земли и других планет Солнечной системы.

В книге рассмотрены математические модели макросистем в термодинамике и микроэкономике, выделены их общие свойства и различия. Изучены особенности моделей макросистем с сегрегацией. Введена характеристика необратимости процессов в микроэкономике. Сформулированы и решены задачи об эффективном извлечении целевого потока (энергии, капитала) в неравновесных системах, содержащих управляющую подсистему, а также задачи о минимизации затрат внешних ресурсов для поддержания в системе неравновесного состояния. Рассмотрены оптимальные процессы в замкнутых системах и выбор оптимальных параметров управляющей подсистемы в открытых системах. Приведены результаты приложения общей методологии исследования макросистем к процессам разделения, тепловым машинам и тепловым насосам, химическим реакторам, задачам термостатирования, задачам извлечения капитала и др. Для специалистов в области оптимального управления в макросистемах.