Течения вращающихся газовзвесей

• Автор: Петров, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 129 с. : ил.

§ 1. Расположение материала
§ 2. Основные понятия
§ 3. Краткий исторический обзор
Глава 1. Кинетическое описание газовзвеси
§ 1.1. Кинетическая модель неконденсирующей
неагрегирующей монодисперсной газовзвеси
§ 1.2. Построение трехкомпонентной модели.
Учет испарения и конденсации
§ 1.3. Учет агрегирования и распада включений
§ 1.4. Трехкомпонентная модель
§ 1.5. Кинетическая модель взвеси пыли и капель
во влажном воздухе (четырехкомпонентная модель)
§ 1.6. Оценка вклада членов кинетических уравнений
§ 1.7. Предельные функции распределения
§ 1.8. Принцип отбора решений кинетических уравнений
Глава 2. Континуальное описание газовзвеси
§ 2.1. Уравнения переноса для монодисперсной модели
§ 2.2. Учет процессов испарения и конденсации
§ 2.3. Учет агрегирования и распада включений
§ 2.4. Уравнения переноса трехкомпонентной модели
§ 2.5. Уравнения переноса для четырехкомпонентной
модели
§ 2.6. Уравнения для среды в целом и диффузии фаз
§ 2.7. Предельная система и ее свойства
§ 2.8. Связь с уравнениями переноса, получаемыми
феноменологически и методом осреднения
Глава 3. Примеры течений вращающихся газовзвесей

§ 3.1. Точное решение кинетических уравнений
взвешенной фазы газовзвеси
§ 3.2. Задача о смерче (торнадо)
§ 3.3. Возможное применение результатов работы
к другим задачам
Заключение
Список литературы

§ 1 Расположение материала
Работа посвящена построению математической модели крупномасштабного вращательного течения газовзвеси на длительных интервалах времени с учетом процессов испарения и конденсации, слипания и распада взвешенных в потоке твердых частиц и капель.
Введение содержит сведения о структуре текста диссертации, определения основных используемых понятий. Здесь же размещены замечания об актуальности исследования и различных его моментов, целях работы, основаниях достоверности полученных результатов и об их практической ценности. В заключительном параграфе главы приводится обзор истории исследований газодисперсных сред, процессов испарения и конденсации, применяемого метода исследования — моделирования на кинетическом уровне.
В первой главе модель строится поэтапно на основе кинетического подхода к описанию газовзвесей, изложенного в монографии [67]. В качестве последовательных по мере возрастания сложности модели приближений рассматриваются задачи о течении монодисперсной газовзвеси (§ 1.1), по-лидисперсной газовзвеси с учетом только испарения и конденсации водяного пара (§ 1.2) и только агрегирования и распада включений (§ 1.3). В §1.4 приводится комбинация предыдущих двух — модель трехкомпонентной газовзвеси с испарением и конденсацией, агрегированием и распадом взвешенных частиц. Наконец, в § 1.5 строится стохастическая (кинетическая) модель двухфазной четырехкомпонентной агрегирующей газовзвеси с учетом испарения и конденсации пара, а также вызванных испарением и конденсацией спонтанных переходов включений из сорта капель и обводненных частиц, принимаемых за капли, в сорт сухих частиц и обратно. Последнее связано с тем обстоятельством, что процесс частичного осушения (обводнения) твердых включений в диссертации исключен из рассмотрения. Далее идет § 1.6, в котором проводится анализ вклада различных членов в кинетические уравнения наиболее общей, четьтрехкомпонептной модели. В § 1.7 приведены локально-равновесные функции распределения, получаемые независимо методами статистической физики. Завершает главу § 1.8, рассматривающий применение принципа отбора к построенным моделям, т.е. учет граничных условий и законов сохранения.
Вторая Глава IIосвящена описанию рассмотренных в первой главе модеТаблица 1.
Породность ет( веществ при минимальном пссвдоожижении, с/р в см [21]
/с Мат-л йр 0,002 0,005 0,007 0,010 0,020 0.030 0,040
0,67 Песок ряд. — 0,60 0,59 0,58 0,54 0,50 0,49
0,86 Песок окр. — 0,56 0,52 0,48 0,44 0,42 —
0,86 Пес. окр. р/р — — 0,42 0,42 0,41 — —
— Уг., стекл. п-к 0,72 0,67 0,64 0,62 0,57 0,56 —
0,63 Антрацит — 0,62 0,61 0,60 0,56 0,53 0,51
— Актив, уг. 0,74 0,72 0,71 0,61 — — —
— Карборунд — 0,61 0,59 0,56 0,48 — —
несущей.
В области III первое приближение будет давать вязкое течение взвешенной фазы на фоне релаксационного приближения для несущей. Примером течения, попадающего в область III являются псевдоожиженные слои.
В последней области (области IV) вклад межфазового взаимодействия значительно превосходит вклад вязких членов, и первое приближение будет релаксационным как для несущей, так и для взвешенной фаз.
Границами описанных выше областей служат полосы
~ /-|2Лс х лс = с1/3, с е [0; Спд] ,
VI - Ас V Щ
где ст[ = 1 — — объемная доля примеси при минимальном псевдоожижении (см. таблицу 1), и
лЗ , тпАс^л2
+12V“'1’ “ (1 - лщ?
которые при построении рисунка 1.1 заменены точными линиями
2А2 [ЗщЬ з 10Ас^ >2 144ЛрМг21
1 VT^XcV а( Р а* Р (1-Ас)о?
Последнее уравнение имеет только один вещественный корень -йр = — А3(2с1г^ - 1), сЪф = -—^аг ■ - 1.
Точка пересечения границ областей соответствует Лс ~ 0, 294 (объемной доле с ~ 0, 025) и среднему диаметру включений с(р ~ 6,8 - 10~4 м.
Для вероятностей агрегирования и распада, а также обводнения и сушки включений разных сортов в рамках построенной четырехкомпонентной