Тепло- и массоперенос в оптически нелинейных дисперсных средах Уварова, Людмила Александровна

Введение к работе

іі* МТ1^г<їльіюсть__тм4н. Одної¹, из актуачьннх проблем современной (Гизлки дисперсных сред является проблема тепло- и массоие-роноса, происходящего под действием электромагнитного излучения, распространяющегося в дисперсной системе. Такого рода задачи непосредственно связаны с проблемой управления природными явлениями и технологическими процессами с помощью лазерной техники. Достижения в современной лазерной технике, существенно расширяющие диапазона параметров лазерних установок, а также успехи в направлении получения вєщєсте с заяаннши свойствами, приводят к настоятельной необходимости расширения обобщающих теоретических исследований, посвященных рассмотрению нелинейных"явлений в дисперсних средах.

В настоящей работе рассмотрен процесс переноса электромагнитного излучения в средах, диэлектрическая проницаемость которых зависит от поля; изучаются закономерности нелинейного тепло- и массопереноса в средах, оптические и таплофизические свойства которых являются функциями макроскопических характеристик протекающих физических процессов; исследуются фазовые превращения, происходящие под действием электромагнитного излучения в дисперсных средах о нелинейными свойствами.

Работа выполнена в соответствии с темой ГККТ № 3-ІІЗ-0792- .. 86/S0 "Модельные системы статистической механики и их применение в физике конденсированного состояния" и согласно плану научно-исследовательских работ Тверского политехнического института.

2« Цель работы. Основной целью работы являлось:

1. Количественное исследование процесса распространения зло-ктрокагяитных волн в дисперсных средах, оптические свойства которых зависят от поля.

2. Теоретическое изучение закономерностей парообразования неоднородных по составу жидких капель и многокомпонентных .жидких смесей из капилляров, пропоходячого под действием источников тепла, обусловленных поглощенной электромагнитной энергией.

3. Изучение закономерностей нелинейных тепло- я массопереноса, происходящих в условиях воздействия на дисперсну» систему электромагнитного излучения.

3. Научная новизна работы заключается в том, что в ной: - найдено большое число точных решений нелинейных уравнений

электродинамики при рассмотрении различных геометрий и различных зависимостей диэлектрической проницаемости среды от шля;

получены приближенные и асимптотические решения для электрического и магнитного векторов, имеющие место для макрочастиц сферической и цилиндрической ([ораы с їіелинеііниші оптическими свойствами;

строится количественная теория парообразования многокомпонентных капель и жидких смесей из капилляров под действием теплових источников в различных температурних режимах;

рассмотрено шляние на характер массопереноса, обусловленного диффузией л реакцией, внаанего воздействия на процессы массо-обмена на границе раздела сред;

изучаются закономерности теплопереноса в дисперсных средах о нелинейными свойствами, происходящего под действием электромагнитных тепловых источников и о учетом подвижности границы раздела сред;

развивается комплексный подход решения нелинейных задач тепло-переноса с определением реального теплового источника. Рассмотрен тешюпзредас в средах с нелинейными как теплофизическими, так и оптическими свойствами,

4. Практическая значимость. Полученные результаты исследования имеют непосредственный внход в практику и могут быть использованы для:

вычисления электромагнитной энергии, поглощенной макрочастицами сферической и цилиндрической формы, оптические свойства которых не являются постоянными к зависят от поля;

определения времени испарения многокомпонентной капли и жидкой смеси из капилляра, я состава смеси в каждый момент времени в различных температурных режимах;

~ расчетов параметров двухслойных систем с нелинейными свойствами, пригодных для локализации тепла.

Теоретические результата диссертации могут быть использованы . в дальнейшем при изучении процессов фазовых превращений" в дисперсных средах, явления просветления, процессов переноса в средах, оптические характеристики которых существенно зависят от температуры, при решении задач переноса в коллективах частиц, задач оптимизации и управления шогоношояенншми процессами, атмосферными явлениями и других задач.

5. Основина положения выносимые на защиту:

4. Точиш, приближенные и асимптотические решения нелинейных уравнений электродинамики в разллчцнх геометриях.

5. Теоретически установленные количественные закономерности парообразования неоднородных по составу капель и жидких смесей из капилляров иод действием тепловых источников.

6. Решение запачи типа "диффузия - бинарная реакция" с учетом влияния внешнего воздействия на процессы массообмана на границе раздела сред.

7. Математическая модель процесса теплопереноса в дисперсных средах о нелинейными -свойствами, протекающего под действием оптического теплового источника, зависящего от температуры,

6. Апробация работы.. Результаты работы доложены и обсуждены на; I Всесоюзном совещании по атмосферной оптике (г. Томск, 1976 г.); 7 Всесоюзной конференции по тепломассообмену (г. Шнек, 1984 г.); 14 Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем" (г. Одесса, I98G г.); 9 Всесоюзной конференции по динамике разреженного газа (г. Свердловск, 1907 г.); Всесоюзном совещании молодых ученых "Современные проблемы механики жидкости и газа" (г. Грозний, 1986 г.); научнолі семинаре кафедры высшей математики МЭИ (1987 г.); научных конференциях Тверского политохішче-окого института (г. Тверь, 1987, 1988 гг.); научном семинаре лаборатории теоретической физики ОИЯИ (г. Дубна, 1989 г.); S Международном совещашга но нелинейным эволюционным уравнениям и дина-* мическим системам (г. Дубна, 1990 г.); рабочем совещашга "Несфе-рические решения нелинейных уравнений типа Шредннгера" (г. Лущило, 1930 г.).

7. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, приложений, 22 рисунков, 3 таблиц и списка цитированной литературы из 278 наименований. Обпщй объем работы - 264 страницы машинописного текста.