Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Васильев Анатолий Павлович

Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле
<
Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Васильев Анатолий Павлович. Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле : Дис. ... д-ра физ.-мат. наук : 01.02.05 : Оренбург, 2003 310 c. РГБ ОД, 71:04-1/69-8

Введение к работе

Течения двухфазных потоков в поле электромагнитных сил, а также сопровождающие их процессы теплопереноса имеют не только большое научное значение, но и широкое техническое применение в энергетике, металлургии, технологиях [19,20,24,28,29,78,86,104,108,118,129,135,143]. Достаточно отметить технологические процессы в металлургической промышленности, рабочие процессы в возможных МГД - движителях на морской воде, новые технологии в гал-лургической промышленности, методы очистки воды в электрофлотаторах и др. Кроме того, проведенное исследование показало, что пузырьковые потоки позволяют создать совершенно новый класс машин: МГД - компрессоры, МГД - холодильные машины и тепловые МГД - насосы для систем отопления жилых помещений. Пузырьковые жидкометаллические потоки позволяют осуществить прямое преобразование энергии. Гидродинамика двухфазных пузырьковых потоков является научным базисом для рационального проектирования указанных классов МГД - преобразователей.

Однако физические процессы в МГД - преобразователях с пузырьковыми потоками в качестве рабочего тела изучены недостаточно. Основной причиной этого является более низкая их эффективность по сравнению с плазменными и жидкометаллическими МГД - устройствами, обусловленная меньшей электропроводностью и, в связи с этим, отсутствие интереса исследователей к данной проблеме.

Эффективность МГД - преобразователей на электролитах можно существенно увеличить и довести до уровня, представляющего практический интерес, лишь при использовании сверхпроводящих магнитных систем.

Следует отметить, что в настоящее время сверхпроводящие магниты больших объемов являются дорогостоящими сооружениями и их применение требует экономического обоснования.

Успехи в развитии техники сверхпроводящих магнитных систем [20, 29,163,176] позволяют надеяться, что в скором времени этот недостаток будет преодолен и появится реальная возможность использования кондукционных МГД - преобразователей в тех областях техники, где желаемый эффект не может быть достигнут традиционными методами. Одной из удачных областей возможного применения МГД - преобразователей на электролитах в качестве рабочего тела является морская энергетика.

В 1953 году заслуженным изобретателем России (СССР) А.Пресняковым была высказана идея использования кондукционного МГД - насоса в качестве судового движителя [1]. В настоящее время в связи с тем, что развитие атомной энергетики делает реальным получение больших мощностей, преобразование которых в тяговую мощность судна традиционными методами наталкивается на серьезные технические трудности, интерес исследователей к МГД - движителям вновь возрос.

Следует подчеркнуть, что приоритет в области разработок МГД - движителей принадлежит нашей стране. Это обстоятельство важно, т.к. некоторые зарубежные авторы [168] приписывают приоритет американцу В.А.Райсу, который лишь только в 1961 году получил патент на МГД - движитель [173].

После предложений А.Преснякова [1] и В.Райса [173] в печати стали появляться статьи, посвященные различным аспектам МГД - движителей кондукционного и индукционного типов с внешним и внутренним магнитными полями.

Первой по времени работой расчетного характера по кондукционным МГД - движителям каналового типа была статья американца Л.Р.А.Дороха [162], в которой в гидравлическом приближении без учета процессов электролиза морской воды и концевых эффектов в МГД - канале были получены зависимости КПД от скорости перемещения подводной лодки для различных значений индукции магнитного поля. Затем выходит статья С.Вэя и С.Девлина [177], а годом позже на седьмом симпозиуме по судовой гидродинамике Е.Реслер сделал доклад по кон-дукционному МГД - движителю каналового типа [172]. Работа носила расчетный характер, и основной ее результат заключался в установлении связи между индукцией магнитного поля и пропульсивным КПД МГД - движителя. Постановка задачи расчета соответствовала работе Р.Дороха. Кроме того, Е.Реслер предложил оригинальную, но трудно реализуемую схему перистальтического МГД - движителя.

В России (СССР) в это же время также проводились исследования по различным аспектам проблемы создания МГД - движителей каналового типа и с внешним полем, в основном закрытые, некоторые результаты которых были позднее опубликованы в книгах [26,67]. Так, в книге [26] анализируются характеристики кондукционного МГД -движителя с каналом постоянного сечения и каналом постоянного давления, рассматриваются вопросы образования тяги, обсуждаются сверхпроводящие магнитные системы транспортных средств. Гидродинамические расчеты проточной части выполнены в одномерном приближении однофазной морской воды, игнорируются процессы электролиза, не учитываются, хотя и обсуждаются, краевые эффекты в МГД - канале, нет анализа эффективности преобразования энергии от ее электрической формы до механической.

Кондукционные МГД - движители каналового типа с азимутальным магнитным полем изучались В.Г.Степановым [101], предложившим энергетическую установку судна, включающую жидкометаллический МГД - генератор и МГД -ускоритель на морской воде.

Ряд результатов по МГД - движению судна был получен А.П.Барановым [24,25].

Мнения исследователей о преимуществах индукционных и кондукцион-ньгх МГД - движителей разделились. Одни [175] считают, что из-за малой электропроводности морской воды эффективность индукционного движителя не может быть высокой. Других исследователей привлекает простота конструкции этой схемы МГД - движителя, т.к. отпадает необходимость в токовводе, а рабочий процесс протекает без электролиза морской воды. Кроме того, обмен импульсом в этой схеме осуществляется с бесконечной массой воды, поэтому пропульсивный КПД близок к своему предельному значению.

Большие исследования по индукционным МГД - движителям были выполнены в СССР В.И.Яковлевым [148-150, 156-159], не угасал к ним интерес и за рубежом [165,171,179].

В 1966 году С.Вэем в научной лаборатории фирмы «Вестингауз» была построена и испытана модель судна с кондукционным МГД - движителем. Была экспериментально подтверждена возможность создания тяги МГД - движителями, а также сделан вывод, что для практического использования МГД - движителей необходимо переходить на сверхпроводящие магнитные системы [177,179].

В начале 70-х годов центр зарубежного экспериментального исследования и создания МГД - движителей перемещается из США в Японию. Преимущество отдается схемам кондукционных МГД - движителей каналового типа с внешним полем [166,168,174-176]. По мнению авторов работы [175], индукционные МГД движители не могут обеспечить достаточно высокую эффективность при больших скоростях перемещения судна.

Следует особо остановиться на большом цикле работ японских исследователей по расчету, созданию и испытаниям модели судна с МГД - движителем ST-500 (1979 г.), т.к. эти исследования проводились наиболее широким фронтом. Достаточно, например, отметить такой факт, как создание для модели судна специального сверхпроводящего материала «Криозитт» [176].

Японские исследователи считают, что ожидаемым преимуществом МГД — движителей является высокий КПД при больших скоростях перемещения (до 50 м/с), хорошая маневренность МГД - движителя, пониженный уровень вибрации и шумов, простота конструкции, легкость обслуживания.

Модель японских исследователей ST-500 представляет небольшое бассейновое судно с кондукционным МГД - движителем с внешним магнитным полем и линейными электродами. Сверхпроводящий магнит создавал индукцию магнитного поля 5,6 Т внутри соленоида и около 2 Т вблизи электродов. Длина модели 3,6 метров, ширина 0,7 метров, масса 700 кг. Теплопритоки в криостат не превышали 0,6 Вт, что позволяло вести испытания в течении 10 часов без дозаправки криостата жидким гелием.

В модельных испытаниях судна были зафиксированы такие параметры: скорость перемещения 0,6 м/с, тяга 14,7 Н при силе тока в морской воде 65 А.

В процессе испытаний измерялось распределение скоростей в потоке за моделью. Результаты модельных испытаний на всех режимах показали хорошее соответствие расчету, за исключением режимов с малыми плотностями тока.

В настоящее время разрабатывается модель судна длиной 10 м, в которой будут воспроизведены размеры натурного движителя с диаметром 1,4 м и длиной 3,2 м со встроенной сверхпроводящей обмоткой.

В число нерешенных проблем японские исследователи включают процессы электролиза морской воды и связанное с ним выделение водорода и хлора на электродах.

Кроме того, ими рассматривается возможность использования фарадеев-ского МГД - генератора для преобразования энергии океанских течений.

Теоретические исследования японских авторов сводились к численному интегрированию уравнений Навье - Стокса и определению вектора тяги. Вопросы гидродинамики неоднофазных потоков не рассматривались. Надо отметить, что в России (СССР) эта схема кондукционного МГД -движителя со свободным полем также рассматривалась в основном теоретически [110,111,148,159].

Ряд специалистов критически относятся к идее создания МГД - движителя, считая, что в настоящее время этот движитель не сможет дать сколько-нибудь заметных преимуществ перед существующими системами, а также системами движения с применением электрических машин на сверхпроводящих магнитных системах.

В связи с этим уместно отметить, что механическая замена существующих движителей морских судов, например, гребных винтов, МГД - движителями может и не дать особых технических преимуществ, а также и привести к ухудшению весогабаритных характеристик. Поэтому переход к новым принципам движения должен сопровождаться разработкой и созданием новых энергетических комплексов, позволяющих осуществить прямое преобразование энергии на борту судна. Именно в этой совокупности можно ожидать значительных преимуществ МГД -движителей перед классическими.

В качестве основы подобного энергетического комплекса может быть использована схема МГД - преобразования энергии, описанная в книге [94].

Если в ядерном реакторе применить газообразное ядерное топливо, то можно достичь температур термодинамического рабочего тела в десятки тысяч градусов и применить МГД - метод преобразования тепла в электрическую энергию. 

В газофазном реакторе цепная реакция деления происходит внутри сферической полости радиусом около одного метра, куда вводится уран или его соединения в виде пыли или газа, например, гексафторид урана, при давлении несколько десятков или сотен атмосфер. Для замедления быстрых нейтронов деления, покидающих активную зону, и для возвращения их обратно активная зона окружена толстым слоем замедлителя - отражателя нейтронов, например, из бериллия или графита. Рабочий газ цикла, водород или гелий, подается в реактор с помощью компрессора и выполняет в реакторе две функции: во - первых, осуществляет термоизоляцию стенок реактора, и, во - вторых, обеспечивает гидродинамическую устойчивость горячего уранового ядра, благодаря чему утечки урана могут быть значительно меньше, чем расход газа. После прохождения газа через сопло и канал МГД - генератора он подается в сепаратор, где отделяются продукты деления и не прореагировавший уран. Далее газ направляется в теплообменник для регенерации тепла и в многоступенчатый компрессор и вновь подается в активную зону реактора. При этом нагрузкой МГД - генератора может стать МГД -движитель.

Какое же преимущество следует ожидать от описанной энергетической МГД - установки?

К очевидным преимуществам этой установки следует отнести непосредственное преобразование тепловой мощности бортового источника в тяговую. При этом отпадает необходимость в использовании тяжелых устройств согласования режимов работы двигателя и движителя.

Неточность изготовления вращающихся элементов механических преобразователей, их динамическая неуравновешенность являются причинами вибрации и гидродинамических шумов [128]. В то же время отсутствие каких - либо подвижных масс в энергетической МГД - установке делает ее работу бесшумной и позволяет использовать для скрытного движения под водой.

К неоспоримым преимуществам энергетической МГД - установки с МГД -движителем относится возможность переработки больших мощностей, плавность регулирования тяги, безинерционность, возможность мгновенного реверса, быстрого запуска и др.

Изучение отмеченных работ убедило автора отдать предпочтение кондук-ционным МГД - движителям каналового типа с внешним магнитным полем, т.к. именно они дают возможность обеспечить скрытность движения за счет сведения к минимуму магнитных полей рассеивания, имеют высокий КПД при высоких скоростях перемещения, позволяют развивать большие мощности в малых объемах.

Мощные внешние магнитные поля во всех остальных схемах МГД - движителей могут значительно ухудшить эксплуатационные качества судов, особенно на мелководье. Индукционные МГД - движители со свободным полем становятся неприемлемыми для плавания во льдах из-за значительного снижения КПД.

Общий недостаток всех отмеченных работ по кондукционным МГД - движителям каналового типа с внешним полем состоит в том, что не исследованы вопросы, связанные с электролизом морской воды и образованием газовой фазы в несущем потоке и ее влиянием на гидродинамику проточной части. Кроме того, отсутствует четкий анализ процессов диссипации энергии в МГД - движителях каналового типа, а это затрудняет сравнение КПД по различным литературным источникам. Известные расчеты МГД - движителей велись в однофазном приближении без соответствующего обоснования. Подобное приближение не вызывает сомнения при малой интенсивности газовыделения, но требует обоснования применимости в условиях высокой плотности электрического тока, например, на форсажных режимах. Отсутствуют в указанных работах по кондукционным МГД - движителям и экспериментальные исследования.

В дальнейшем тексте вместо неточного термина «МГД-движитель» используется термин «МГД-ускоритель», т.к. собственно движителем, т.е. элементом, создающим упор (тягу), является магнитная система, а в диссертации рассматриваются вопросы гидродинамики проточной части МГД-канала.

Вторым направлением в диссертации является исследование течений сжимаемого пузырькового потока в каналах МГД-насосов. По существу, это устройство превращается в МГД-компрессор, т.к. позволяет осуществить сжатие газовой фазы в несущем жидкометаллическом потоке. Экспериментальные и теоретические работы, выполненных соискателем в этом направлении, не имеют аналогов не только в России, но и за рубежом. Переход от газовой дисперсной фазы к паровой позволяет посредством МГД-компрессора осуществить термодинамический цикл холодильной машины, т.е. можно говорить о МГД-компрессоре как о МГД-холодильной машине. Совершенно неожиданным приложением МГД-компрессора с паровой дисперсной фазой является возможность использования его в качестве теплового насоса, т.е. открываются широкие перспективы в области систем отопления.

Кроме того, в диссертации рассматривается приложение разработанных методов расчета пузырьковых потоков для расчета гидродинамики проточной части электрофлотаторов, широко применяемых при очистки загрязненных промышленных вод. Хотя в области электрофлотационной очистки имеется большое число публикаций и изобретений [17,18,115,133], анализ этих работ показал полное игнорирование именно гидродинамических аспектов в электрофлотационной технологии, а также неучет двухфазности рабочей среды.

Актуальность проблемы: итак, широкий спектр приложений пузырьковых потоков в МГД - устройствах, с одной стороны, и их неисследованность с другой делают актуальными исследования в области двухфазной магнитной гидродинамики пузырьковых потоков, т.к. позволяют создать научный базис для последующих технических разработок.

Целью работы является теоретическое и экспериментальное исследование пузырьковых потоков в МГД - каналах и разработка на их основе методов расчета некоторых МГД - преобразователей со сжимаемым рабочим телом с учетом совокупности гидродинамических, тепловых и электродинамических физических процессов, а также создание принципиально новых схем МГД - преобразователей и их экспериментальной проверки.

Основные задачи исследования. Для выполнения поставленной цели были сформированы и решены следующие аспекты проблемы:

1. Исследование проводимости полидисперсных сред.

2. Исследование динамического и теплового пограничных слоев на электродах МГД - канала.

3. Исследование кризисных явлений при течении пузырькового потока в кондук-ционном МГД - канале.

4. Исследование процессов динамики и теплообмена вокруг газовых и паровых пузырьков в электропроводной жидкости, помещенной во внешнее магнитное поле.

5. Исследование ударных явлений при схлопывании паровых пузырьков в магнитном поле.

6. Влияние внешнего магнитного поля на затухание осцилляции газовых и паровых пузырьков в электропроводной жидкости.

7. Исследование влияния поля скоростей при схлопывании паровых пузырьков на внешнее однородное магнитное поле.

8. Исследование нестабилизированньгх течений в коротких МГД - каналах и теплообмена в них.

9. Исследование оптимальных режимов работы МГД - каналов на однофазном потоке.

10. Экспериментальное исследование течений пузырьковых потоков в МГД - канале на электролите.

11. Экспериментальное исследование течения жидкометаллического пузырькового потока в МГД - канале. 12. Разработка методов расчета кондукционного МГД - движителя на морской воде, МГД - компрессора на жидкометаллическом пузырьковом потоке и некоторых схем электрофлотаторов.

13. Создание новых схем МГД-преобразователей.

Методы исследования. Диссертационная работа содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования основаны на общих законах и теоремах механики сплошных сред, магнитной гидродинамики, теории пограничного слоя, термодинамики и теплофизики, а также экспериментальной гидромеханики с использованием аппарата дифференциального и интегрального исчислений, векторного анализа, теории поля, уравнений математической физики, теории разностных схем и программирования. Там, где это было возможно, найдены аналитические решения соответствующих уравнений. Системы уравнений (обыкновенных и в частных производных), как правило, исследовались численными методами, при этом широко использовались математические пакеты MathCad, Maple V и среда программирования Pascal. Все экспериментальные исследования течений и режимов МГД - каналов основывались на теориях подобия, размерностей и погрешностей измерений; сами измерения физических величин проводились стандартными методами и метрологически аттестованными приборами.

Научная новизна работы заключается в исследовании физических процессов течений пузырьковых потоков электропроводной жидкости во внешнем магнитном поле. При этом впервые:

разработаны методы расчета коэффициентов эффективной проводимости полидисперсных структур для частиц включений различной формы в зависимости от их индивидуальных свойств и объемного содержания;

получены уравнения, описывающие течения и теплообмен в пузырьковых электропроводных потоках в присутствии магнитного поля;

выведены уравнения динамического и теплового пограничных слоев в пузырьковых потоках, исследованы их свойства, найдены решения, описывающие развитие динамического и теплового пограничных пузырьковых слоев в каналах различной геометрии;

исследовано влияние магнитного поля на динамические и теплофизические процессы между газовыми и паровыми пузырьками с окружающей их электропроводной жидкостью; исследованы процессы рассеивания кинетической энергии под воздействием вязкой, джоулевой и тепловой диссипаций в процессе сжатия газовых пузырьков электромагнитными силами;

получены оценки ударного давления при схлопывании парового пузырька в электропроводной жидкости, помещенной в магнитное поле. Обнаружена закономерность перехода межфазной границы парового пузырька через точку максимального расхода, после чего начинает развиваться гидравлический удар;

исследована демпфирующая роль магнитного поля при схлопывании парового пузырька;

численно исследована генерация магнитного поля при схлопывании паровых пузырьков; показано, что паровой пузырек является концентратором линий индукции магнитного поля, что можно использовать для получения сверхсильных магнитных полей;

экспериментально обнаружен кризис течения пузырькового потока в кон-дукционном МГД - канале на электролите, обусловленный обволакиванием электрода неустойчивой газовой пленкой, образующейся из-за электролиза при высоких токовых нагрузках; 

теоретически предсказан и экспериментально подтвержден кризис течения пузырькового жидкометаллического потока в кондукционном МГД - канале, обусловленный электромагнитным выталкиванием пузырьков из области магнитного поля;

проведено экспериментальное подтверждение сжатия пузырьков газа в кондукционном МГД - канале с жидкометаллическим несущим потоком. На физических принципах этого процесса разработаны схемы МГД - компрессоров и МГД - холодильных машин. В области прямого преобразования энергии со вместно с академиком И.М.Кирко был предложен способ преобразования теплоты в работу с использованием двухфазных жидкометаллических потоков;

разработаны методы расчета МГД - ускорителей, МГД - компрессоров и электрофлотаторов.

Достоверность научных положений основана на классических законах физики, механики, термодинамики, аналитических и численных методах расчета моделей течения пузырьковых потоков и их логически не противоречивым применением в получение теоретических рузультатов; сравнении полученных решений при нулевом газосодержании с классическими решениями однофазной механики жидкостей, а также согласием теоретических выводов и результатов с экспериментальными; воспроизводимостью и повторяемостью всех экспериментов, метрологическим обеспечением проведенных экспериментов, подробным анализом погрешностей измерений.

Апробация работы. Диссертация в целом, ее разделы и основные выводы докладывались автором на Всесоюзных семинарах по прикладной магнитной гидродинамике в 1979 и 1981 гг.(г. Пермь), на семинарах по прикладной магнитной гидродинамике под руководством академика АН Латвийской ССР И.М.Кирко в ОФП и ИМСС УНЦ АН СССР в 1979 -1984 гг. (г. Пермь), на научном семинаре в спецлаборатории ЦНИИ им. академика А.Н.Крылова в 1981 г.(г. С.-Петербург), на семинаре под руководством д.ф-м.н. В.В.Гогосова в Институте механики МГУ в 1982 г. (г.Москва), на научном семинаре кафедры «Ядерно - энергетических сооружений» ЛПИ им. Калинина в 1983 г. (заведующий кафедрой д.т.н., профессор А.В.Тананаев, С.-Петербург), на семинаре кафедры «Авиационные двигатели» под руководством д.т.н., профессора И.Г.Паневина в МАИ им. Орджоникидзе в 1984 г.(г.Москва), на научном семинаре кафедры «Механика жидкостей, газа и плазмы» Каз.ГУ в 1985 г. (заведующий кафедрой д.т.н., профессор А.В.Ершин, г. Алма-Ата), в Институте механики сплошных сред УНЦ АН СССР в 1987 г.(г. Пермь), в Институте теоретической и прикладной механики СО АН СССР в 1987 г., д.ф.-м.н., проф. В.И.Яковлев ( Академгородок), в киевском научно-производственном объединении КНПО «Веста» в 1990 г., на международной конференции, посвященной 80-летию кафедры «Гидромеханики» МГТУ им.Н.Э.Баумана в 1994 г.(г. Москва), на семинаре кафедры «Теоретической физики» Пермского государственного университета (руководитель семинара д.ф.-м.н., проф. Д.В.Любимов) в 2002 г., а также на ежегодных научных конференциях Оренбургского государственного университета (кафедра «Гидромеханики», д.т.н., проф А.С.Павлов) в 1990-2000 гг.

Научная и практическая ценность работы состоит в том, что получена информация о течениях пузырьковых потоков в поле электромагнитных сил, важная для понимания физики протекающих процессов, разработаны научные основы и созданы принципиально новые схемы МГД - преобразователей, устанавливающие приоритет России в этом направлении и открывающие новые направления в прикладной магнитной гидродинамике. Кроме того, некоторые результаты диссертационной работы имеют методическую ценность и могут быть использованы в учебных процессах университетов по таким дисциплинам, как «Техническая гидромеханика», «Конвективный теплообмен», «Численные методы решения задач гидродинамики и теплообмена» как в лабораторных, так и в лекционных курсах.

Разработанные методы расчета пузырьковых потоков могут быть использованы проектными организациями при рациональном проектировании соответствующих технических систем.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 45 [2-16,36-66]работ, среди которых 15 авторских свидетельств.

Личный вклад автора. В работах [2-9,15,16] все соавторы внесли равный вклад, в работах [10-13] автору принадлежит идея применения МГД-насоса в качестве компрессора, изобретение [14] появилось в результате совместной работы автора со своим научным консультантом. В статье [38] автор выполнил аналитические выкладки, в [42,47] - аналитические выкладки и программа расчета, в [45] - аналитическое решение, в [55] - соавторы внесли равный вклад, в [61] - автор выполнил аналитические выкладки и провел эксперимент, в [62,63] автор выполнил аналитическую часть, в [65] - автору принадлежит постановка задачи и написание программы расчета, в [66] - автор поставил задачу и выполнил аналитическую часть статьи. Остальные работы [36,37, 39-41, 43-46, 48-54,56-60,64] выполнены лично автором.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения, изложенных на 310 стр. машинописного текста, списка цитируемой литературы из 179 наименований, содержит 123 рисунка и 4 таблицы.

В первой главе описаны технические решения по применению пузырьковых потоков в различных МГД-преобразователях: МГД-ускорители, МГД-компрессоры, МГД-холодильные машины, МГД-установка для преобразования теплоты в работу, электрофлотаторы, двухконтурный теплообменник и др.

Во второй главе рассмотрены общие уравнения механики гетерогенных сред для описания соответствующих течений электропроводных жидкостей в магнитном поле, исследованы вопросы проводимости пузырьковых потоков.

В третьей главе изложены исследования ламинарных и турбулентных динамических и тепловых пузырьковых пограничных слоев в каналах МГД - устройств, расчет нестабилизированных течений пузырьковых потоков в коротких каналах, а также решения задач конвективного теплообмена для пузырьковых потоков, протекающих в каналах различной геометрии [19-26].

В четвертой главе исследуются вопросы динамики и теплообмена вокруг газовых, паровых и кавитационных пузырьков в вязкой электропроводной жидкости, помещенной во внешнее однородное магнитное поле и процессы затухающих колебаний газовых и схлопывания паровых пузырьков, выводится уравнение адиабаты влажного пара и исследовано индуцированное магнитное поле при схлопывании парового пузырька.

В пятой главе исследован кондукционный МГД-ускоритель на морской воде канального типа: разработаны методы расчета МГД-ускорителя с учетом процессов электролиза морской воды, приводятся результаты экспериментального исследования электролитического МГД-канала, рассмотрены критические режимы функционирования.

В шестой главе рассматривается течение пузырькового жидкометалличе-ского потока в канале МГД-компрессора, разработана методика расчета его интегральных характеристик и описывается эксперимент по сжатию газа в МГД-компрессоре.

В седьмой главе рассмотрены пузырьковые течения в каналах двух схем электрофлотаторов для очистки воды от органических примесей, приводятся результаты численного интегрирования систем уравнений.

В заключении приводятся выводы о проделанной работе и рекомендации по ее использованию. 

Похожие диссертации на Физические процессы в кондукционных МГД-преобразователях на пузырьковом рабочем теле