| Аннотация |
Математически моделируется течение однородного газа и неоднородной среды представляющей собой взвесь твердых частиц в газе – газовзвесь. Целью работы является изучение влияния плотности материала частиц твердой компоненты смеси на процесс истечения смеси в вакуум и выявление отличий от процесса истечения в вакуум однородного газа. При моделировании процесса истечения учитывались вязкость, сжимаемость и теплопроводность газа. Математическая модель, примененная в исследовании, реализует континуальную методологию моделирования течения неоднородной среды.
Особенностью этой методики является то, что при описании движения смеси записывается полная гидродинамическая система уравнений движения для каждой из компонент смеси. При этом системы уравнений движения компонент смеси связаны слагаемыми, отвечающими за межфазное силовое и тепловое взаимодействие.
Важность учета межкомпонентного взаимодействия в смеси связана с тем, что динамика гетерогенных сред смесей, в которых компоненты имеют различное агрегатное состояние, во многом определяется эффектами, связанными с межкомпонентным взаимодействием. Система уравнений математической модели включает уравнения непрерывности для плотности несущей среды и «средней плотности» дисперсной компоненты смеси.
Для описания сохранения импульса несущей среды решалось уравнение Навье – Стокса, для дисперсной компоненты смеси также записывалось уравнение сохранения импульса с учетом слагаемых отвечающих за межкомпонентное взаимодействие. Уравнения сохранения энергии компонент смеси решались с учетом межкомпонентного теплообмена. Система уравнений математической модели, дополненная краевыми условиями, решалась явным конечно-разностным методом второго порядка точности.
В результате моделирования выявлены отличия в распределении параметров сплошной среды при распространении в вакуум чистого газа и газовой взвеси частиц. Выявлено влияние плотности материала частиц на процесс истечение несущей среды и дисперсной компоненты газовзвеси в вакуум
|
| Список литературы |
1. Арефьев К. Ю., Воронецкий A. B., Сучков С. А. Расчетное исследование особенностей дробления и испарения капель в газодинамических течениях с циклическими ударными волнами // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. № 10. С. 17–30.
2. Баландин О. А., Верхотуров А. Р. Влияние интенсивности электромагнитных волн на движение твердой частицы // Вестник Забайкальского государственного университета. 2013. № 11. С. 17–21.
3. Бедарев И. А., Федоров А. В. Структура и устойчивость ударной волны в газовзвеси с двумя давлениями // Вычислительные технологии. 2015. Т. 20, № 2. С. 3–19.
4. Борисов И. С., Романов С. А. Особенности моделирования процесса образования сварочного аэрозоля при сварке горно-шахтного оборудования // Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения: сб. ст.: в 2 т. Т. 1. Томск: ТПУ, 2015. С. 186–190.
5. Ванюнина М. В., Галеев Р. С., Зарипов Ш. Х., Скворцов Э. В. Аспирация аэрозоля в цилиндрический пробоотборник из низкоскоростного нисходящего потока и из неподвижной среды // Прикладная механика и техническая физика. 2005. Т. 46, № 2. C. 122–129.
6. Кириченко К. Ю., Дрозд В. А., Чайка В. В., Гридасов А. В., Голохваст К. С. Сварочный аэрозоль как источник опасных для здоровья техногенных нано- и микрочастиц: гранулометрический анализ // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. Т. 17, № 5-2. С. 662–665.
7. Кондратьев И. И. Oценка скорости осаждения аэрозоля по материалам геохимических исследований и по данным мониторинга радиоактивного загрязнения атмосферы // Метеорология и гидрология. 2016. № 5. С. 78–87.
8. Кузнецова А. Н. Анализ сварочных аэрозолей // Фундаментальные проблемы науки: сб. ст. Тюмень, 2016. С. 41–46.
9. Кутушев А. Г. Математическое моделирование волновых процессов в аэродисперсных и порошкообразных средах. СПб.: Недра, 2003. 284 с.
10. Ляпунов Н. А., Бовтенко В. А., Безуглая Е. П., Столпер Ю. М. Обоснование нового подхода к оценке качества дозированных аэрозолей для ингаляций на этапе их разработки // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2016. Т. 33, № 5. С. 170–179.
11. Нигматулин Р. И. Основы механики гетерогенных сред. Москва: Наука, 1978. 336 с.
12. Нигматулин Р. И., Губайдуллин Д. А., Тукмаков Д. А. Ударно-волновой разлет газовзвесей // Доклады Академии наук. 2016. Т. 466, № 4. С. 418–421.
13. Тукмаков А. Л., Мубаракшин Б. Р., Тонконог В. Г. Моделирование процесса одоризации природного газа // Инженерно-физический журнал. 2016. Т. 89, № 1. С. 127–132.
14. Тукмаков Д. А. Численное моделирование ударно-волновых течений в газовзвеси с неоднородной концентрацией дисперсной фазы // Авиационная техника. 2019. № 1. С. 54–59.
15. Усманова Р. Р., Заиков Г. Е. Постановка разностной краевой задачи к расчету параметров вихревого течения газовзвеси // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18, № 1. С. 350–354.
16. Федоров А. В., Фомин В. М., Хмель Т. А. Волновые процессы в газовзвесях частиц металлов. Новосибирск: Параллель, 2015. 305 с.
17. Fletcher C. A. Computational techniques for fluid dynamics. Berlin: Springer-Verlang, 1988. 409 p.
18. Gubaidullin D. A., Tukmakov D. A. Numerical research of evolution of the shock wave in gas-particles suspension with account uneven distribution of particles // Mathematical Models and Computer Simulations. 2015. Vol. 7, No. 3. P. 246–253.
19. Tukmakov D. A. Numerical study of polydisperse aerosol dynamics with the drops destruction // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2019. Vol. 40, No. 6. P. 824–827.
20. Zhuoqing A., Jesse Z. Correlating the apparent viscosity with gas-solid suspension flow in straight pipelines // Powder Technology. 2019. Vol. 345. P. 346–351.
|
