Отзыв ведущей организации (Физическое и математическое моделирование теплообмена в керамических конструкционных материалах)

УТВЕРЖДАЮОТЗЫВведущей организации на диссертациюСереды Геннадия Николаевича«Физическое и математическое моделирование теплообмена в керамическихконструкционных материалах», представленную на соискание ученой степеникандидата технических наук по специальности01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехникаАктуальность темы диссертационного исследованияВ современных антенных обтекателях (АО) ракет широко применяюткерамическиематериалы,обладающиевысокойпрочностью,стойкостью ктепловым ударам и радиопрозрачностью. Увеличение скорости полета ракет ватмосфереприводитквозрастаниюнагрузокнаобтекатель,повышениютемпературы его поверхности до 1500 + 2000 К, интенсификации теплообмена в нёми снижению его теплозащитных и прочностных показателей. Прогнозированиетеплообмена в таких элементах невозможно без знания их теплофизическиххарактеристик (ТФХ), которые известны, как правило, от комнатной температурыдо1100 К, а данные по ТФХ ряда перспективных материалов, например,стеклокерамики и нитридной керамики, даже в этом интервале температуротсутствуют.Одной из важнейших характеристик в оценке теплового режима конструкцииявляетсякоэффициенттеплопроводностиматериала,рассчитываемыйпо2результатам косвенных измерений с помощью аппарата обратных задач (03)математической физики.Традиционныеметодыопределенияэтойхарактеристикиоснованынастационарных или регулярных режимах одномерного теплообмена исследуемогообразца.

Чем выше уровень температурных исследований, тем продолжительнейэксперимент и тем сложнее испытательное оборудование.Таким образом, в настоящее время актуальна разработка новых методов исредствопределенияобладающихвысокойТФХматериаловкерамическихпроизводительностьюиАО,одновременноточностью,соответствующихопределениекоэффициентоввозможностям современной техники.Цельдиссертационнойработы-теплопроводности конструкционной керамики в области температур от 300до 1673 К и темпов нагрева до 5 град/с на основе комплексного - математического ифизического моделирования тепловых процессов в экспериментальных образцахматериалов и измерительных узлах стенда теплофизических исследований сустановкой одностороннего радиационного нагрева.Поставленная цель достигается на основе решения следующих задач:- Оптимизация эксперимента на основе моделирования теплообмена вкерамических материалах при одностороннем радиационном нагреве образцов дотемпературы 1673 К.- Разработкафизическихиматематическихмоделейпрогнозированиятеплообмена для выбора режимов нагрева, формы и размеров образцов, параметровоборудования, оценки погрешностей эксперимента.- Разработка автоматизированного стенда теплофизических исследованийкерамических материалов с установкой радиационного нагрева образцов в областиизмерения температуры от 300 до 1673 К и темпов нагрева до 50 град/с.- Разработкатеплопроводности,методикиполучениеопределенияэффективногокоэффициентановых расчетно-экспериментальных данных отеплопроводности исследуемых материалов, оценка погрешностей их определения и3анализ закономерностей теплообмена в керамических материалах по результатампроведённых экспериментов.Последовательность проведенных исследований и изложение в представленнойработе полученных результатов свидетельствуют о соответствии содержанияработы заявленной цели.

Теоретические и методические положения, предлагаемыесоискателем, а также полученные выводы и результаты характеризуются высокимнаучным уровнем и новизной.Соответствие содержания диссертации заявленной специальностиСодержание диссертации соответствует позиции паспорта специальности01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника: п.1 «Экспериментальныеисследования термодинамических и переносных свойств чистых веществ и ихсмесей в широкой области параметров состояния», п.4. «Экспериментальные итеоретические исследования процессов взаимодействия интенсивных потоковэнергии с веществом».Личный вклад соискателя в получении результатов исследованияСостоит в формулировке основных подходов в постановке экспериментальныхисследований ТФХ, разработке методов моделирования теплообмена, анализе иобобщении полученных результатов, обоснованию и проверке реализации схемныхрешений по автоматизированному стенду теплофизических исследований.

Всеосновные результаты и выводы получены лично автором.Степень достоверности результатов исследованияОбоснованность полученных и представленных автором в работе результатов иположений,выносимыхназащиту,ихоригинальностьидостоверностьподтверждается сходимостью с результатами определения ТФХ керамическихматериалов традиционными методами: квазистационарным, импульсным, лазернойвспышки.Научная новизна полученных результатов- Впервые при исследовании теплопроводности керамических материаловнаучно обоснован подход к оптимизации теплофизического эксперимента сприменением критерия оценки минимизации затрат.4- Разработанаматематическаямодельсопряжённого,радиационно-кондуктивного теплообмена в элементах конструкции стенда радиационногонагрева, позволившая выбрать форму и размеры образцов исследуемых материалов,режимы их испытаний,а такжеоптимизировать мощность электрическихнагревателей.- Предложена методика расчёта погрешности определения теплопроводностиматериала с использованием теории статистико-вероятностных критериев оценки.- Разработана методика определения коэффициентов теплопроводности новойтермостойкой керамики на основе диоксида кремния и нитрида кремния притемпературах до 1673 К с методической погрешностью, не превышающей 7%.Практическая ценность полученных автором диссертации результатов- Созданавтоматизированныйтеплофизическихисследованийстендкерамическихвысокопроизводительныхматериаловсодностороннимрадиационным нагревом образцов в диапазоне изменения температур от 300до 1673 К и темпов нагрева до 50 град/с, удовлетворяющий условиям повторяемостирезультатов и представительной выборки в заданных диапазонах температур итемпов нагрева исследуемых материалов.- Полученырасчетно-экспериментальныеданныепотеплопроводностиперспективных керамик на основе диоксида кремния и нитрида кремния марокНИАСИТ-8ПП, ОТМ-357, ОТМ-904 в диапазоне температур от 300 до 1673 К итемпа нагрева 5 град/с, которые нашли применение в теплопрочностных расчётахэлементов конструкций авиационной и ракетно-космической техники.- Разработанные и апробированные математические модели, методы и средстваисследований используются для определения коэффициентов теплопроводностикерамических материалов антенных обтекателей, создаваемых в ОАО «ОНПП«Технология».- Проведенные в данной работе исследования и разработанное на их основеоборудованиепозволилиповыситьтемпературуопределениякоэффициентатеплопроводности перспективных керамических материалов с 1100 К до 1673 К иболее чем на два порядка величины сократили время проведения эксперимента, в5двадцать пять раз уменьшили расход электроэнергии, потребляемой в эксперименте.Рекомендации по использованию результатов и выводов диссертацииПредложенные соискателем направления по использованию полученныхрезультатов, в том числе по дальнейшему развитию методов, средств поавтоматизированному определению ТФХ керамических являются правомерными инеобходимымиснаучно-практическойточкизрениядляповышенияэксплуатационных характеристик АО.Результатыивыводыдиссертациицелесообразноиспользоватьнапредприятиях, разрабатывающих новые конструктивные элементы с применениемперспективных керамических материалов, таких как ОАО «ОКБ «Новатор», ОАО«ГосМКБ «Вымпел», ОАО «НПК «КБМ», ОАО «ДНПП», ОАО «Композит», ФГУПЦИАМим.П.И.

Баранова и других,а такжеворганизациях,ведущихтеплофизические исследования в области высоких температур, таких как ФГУПГНЦ ВИАМ, ОИВТ СО РАН, ОАО «Композит», МАИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана идругих.Замечания по диссертационной работе:1) Недостаточнополнораскрытовлияниеоптическиххарактеристикисследуемых керамических материалов на результаты оценки эффективногокоэффициента теплопроводности, полученные автором в ходе проведения тепловыхиспытаний модельных образцов.2) В качестве одного из условий проведения эксперимента автором выбранспособнагреваобразцаизлучением,исключающимвозможноеизменениеструктуры исследуемого материала в процессе нагрева.

Однако далее в текстедиссертации не дается пояснения этого решения и не проводится пример структурыобразца до и после испытания.3) В тексте главы 4 диссертации не указано, какое количество образцовисследуемых материалов испытано, т.е. на каком объеме выборки полученыприведенные зависимости коэффициента теплопроводности от температуры.4) Автор не представил сравнение собственных экспериментальных данных сданными отечественных и зарубежных исследователей на стандартных, широко6распространенныхвпрактикемашиностроениятипахкерамики.Хотятеплофизические исследования материалов такого типа проводятся более 50 лет, иопубликованные данные доступны для анализа.Указанные недостатки не затрагивают основного содержания диссертацииСереды Г.Н.,диссертацииполученных результатов, выводов, рекомендаций.обоснованыавтором,обладаютнаучнойновизнойРезультатыиимеютсущественную ценность с научной и практической точки зрения.Заключение по диссертации о соответствии ее требованиям «Положения оприсуждении ученых степеней» по пунктам 9, 10 и 14Диссертация обладает внутренним единством, содержит выносимые дляпубличной защиты обоснованные научные результаты и положения, обладающиеновизной,практическойитеоретическойзначимостью.Содержаниедиссертационной работы свидетельствуют о конкретном вкладе Середы Г.Н.