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

Течения газовзвесей при неупругих столкновениях твердых частиц примеси между собой Волков, Алексей Николаевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Волков, Алексей Николаевич. Течения газовзвесей при неупругих столкновениях твердых частиц примеси между собой : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.02.05 / Санкт-Петербург. гос. ун-т.- Санкт-Петербург, 1996.- 16 с.: ил. РГБ ОД, 9 97-1/412-8

Введение к работе

Актуальность темы

Математическое моделирование процессов натекапия потоков газа с примесью твердых частиц (газовзвесей) па тела или преграды представляет интерес для изучения природных явлений (пылевых бурь), движения летательных аппаратов в запыленной атмосфере, облаках и туманах, а также для совершенствования различных технических устройств (теплообменников с двухфазпым посителем) или технологических процессов (холодное напылспие материалов). В широком диапазоне определяющих параметров (радиуса частиц rp, объемной концентрации примеси в натекающем потоке ароо и др.) столкновения падающих и отраженных от поверхности преграды частиц являются определяющими как с точки зрения структуры течения примеси, так и теплоэрозиоппого разрушения тела в двухфазном потоке. Однако до настоящего времени в большинстве расчетных работ для описания динамики газовзвеси использовались модели, в той или иной степени восходящие к модели многоскоростного континуума Х.А.Рахматулина (1956г.), а столкновения частиц не учитывались. В единичных расчетных работах, в основу которых положены модели кинетической теории газовзвесей, учитывающих столкновения частиц между собой (С.К.Матвеев, 1982, 1983; Ю.Е.Горбачев и др., 1989), движение примеси рассматривалось в гидродинамическом приближении, что возможно лишь когда число Киудсена в среде частиц Knv всюду очень мало. В тоже время полностью неизученными оставались переходные режимы (Кпу, ~ 1), когда столкновениями частиц пренебречь нельзя, но в кинетических уравнениях примеси отсутствует малый параметр типа числа Киудсена, что не позволяет перейти к гидродинамическому описанию дисперсной фазы. Исследование переходных режимов представляется актуальным не только потому, что именно такие режимы часто реализуются в практических условиях, но также поскольку это дает возможность достоверно определить границы применимости как бесстолкновительных, так и гидродинамических моделей в аэродинамике газовзвесей.

Цель работы

— разработка математической модели для описания среды грубо-дисперспых частиц с учетом их неупругих столкновений друг с другом в случае, когда несущий газ - сплошная среда, а концентрация примеси сравнительно невелика, так что реализуются бесстолкновительные и переходные режимы течения примеси;

— развитие метода прямого статистического моделирования
(ПСМ) для задач аэродинамики газовзвесей;

— выполнение методом ПСМ параметрического исследования те
чений примеси около тел простой геометрической формы, выявление
роли межчастичных столкновений и полидисперсности примеси в фор
мировании структуры ее течения.

Научная новизна

  1. Получено основное кинетическое уравнение для JV-частичпой функции распределения, которое описывает эволюцию системы дисперсных частиц за счет их неупругих столкновений друг с другом и взаимодействия с несущим газом. Такая система является открытой, ее динамика сопровождается сжатием объема в фазовом пространстве, а полная кинетическая энергия поступательного и вращательного движения частиц не сохраняется.

  2. На основе принципа мажорантной частоты (М.С.Иванов и С.В.Рогазинский, 1986) построена эффективная точная схема ПСМ для решения полученного основного кинетического уравнения в пространственно-однородном случае.

2. Методом ПСМ исследованы закономерности полей параметров дисперсной фазы в двухфазном течении около цилиндра (потенциальное течение несущего газа) и около клина (сверхзвуковое течение) в широком диапазоне чисел Кнудсена. Путем сравнения полученных результатов с результатами расчетами на основе бесстолкновительной континуальной модели определены границы применимости последней.

Практическая значимость

  1. Реализован на ЭВМ метод ПСМ для расчета плоских и осе-симметричных течений полидисперсной примеси около тел с произвольной образующий, который позволяет детально исследовать поля параметров течения примеси в возмущенной области течения и определять дополнительное сопротивление и поток энергии в поверхность обтекаемого тела за счет присутствия дисперсной фазы.

  2. Описан и исследован эффект экранирования обтекаемой поверхности за счет столкновений падающих и отраженных частиц. Полученные результаты могут быть использованы для учета экранирующего эффекта в математической модели теплоэрозиошюго разрушения преграды в гетерогенном потоке.

  3. Обнаруженные в результате параметрического исследования общие закономерности течений примеси в переходном режиме могут быть полезны во многих приложениях.

Автор защищает:

  1. Основное кинетическое уравнение, описывающее динамику системы из конечного числа полидисперсных, вращающихся и неупруго сталкивающихся частиц примеси в газовзвеси.

  2. Результаты расчетов динамики твердых частиц в пространственно-однородной газовзвеси, выполненные с помощью точной схемы ПСМ.

  3. Результаты расчетов течений моно- и полидисперсной примеси в потенциальном поле течения около цилиндра и в сверхзвуковом течении около клина с учетом неупругих столкновений между частицами.

Апробация работы

Отдельные фрагменты работы докладывались на XIII сессии Международной школы по моделям механики сплошной среды (Санкт-Петербург, 1995 г.), Международной школе-семинаре "Внутрикамер-ные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем" (Санкт-Петербург, 1995 г.), на научном семинаре лаборатории газодинамики ФТИ им. Иоффе под руководством Ю.П.Головачева (1995 г.), на Международной конференции "Научно-технические проблемы космонавтики и ракетостроения" (Калининград, ЦНИИмаш, 1996 г.), на третьей Европейской конференции по вычислительным методам в механике сплошной среды ECCOMAS-96 (Париж, 1996 г.).

Полпостыо работа докладывалась в 1996г. на научном семинаре БГТУ по механике жидкости и газа под руководством проф. В.Н.Ускова и научном семинаре, кафедры гидроаэромеханики матема-тико-механического факультета СПбГУ под руководством проф. В.Г.Дулова.

Поддержки

Диссертационное исследование выполнено частично благодаря финансовой поддержке Конкурсного Центра фундаментального естествознания при СПбГУ (гранты № 93-4.100-81 и № 95-0-4.2-5), Российского Фонда Фундаментальных Исследований (гранты Л'а 94-01-01338 и JN'2 96-01-01467), а также Международного Научного Фонда и Правительства России (грант № JID100). Работа автора поддерживалась индивидуально Международной Соросовской Программой Образования в Области Точных Наук (гранты а917-ф и а96-107), а также Конкурсным Центром фундаментального естествознания при СПбГУ (копкурс персональных грантов 1996г., кандидатский проект № 363).

Публикации

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в пяти научных трудах.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложения; содержит 248 стр., в том числе основной текст - 157 стр., 87 рисунков - 62 стр.. список литературы из 121 наименования - 10 стр., приложение - 19 стр.