О движении твердого тела в газе, сорбирующемся на его поверхности

• Автор: Батищева, Янина Генриховна
• Шифр специальности: 01.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 84 с. : ил.

1. ПРОСТЕЙШАЯ МОДЕЛЬ ХЕМОРЕАКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ. ШАР С АКСИАЛЬНО-СИММЕТРИЧНОЙ АКТИВНОЙ ЗОНОЙ

1.1 Описание модели и вывод уравнений

1.2 Уравнения медленного движения шара в равновесном газе .,

1.3 Исследование уравнений движения

2. ВЫВОД УРАВНЕНИЙ ДИНАМИКИ В ОБЩЕМ СЛУЧАЕ

2.1 Переход к динамике растущего тела

2.2 Вычисление потоковых величин

2.3 К вычислению потоков. Дифференциальная частота

2.4 Динамика столкновений для различных типов взаимодействия

2.4.1 Зеркальное отражение

2.4.2 Диффузное отражение

2.4.3 Сорбция
2.4.4 Учет изменения геометрии масс при сорбции
2.5 Особенности динамики твердого тела с переменной геометрией масс
2.6 Основная система уравнений
2.7 Границы применимости и связь с кинетикой газа
Приложение 1 к главе
Приложение 2 к главе
3. УРАВНЕНИЯ ДИНАМИКИ ПРИ МАЛЫХ СКОРОСТЯХ И
ИХ АСИМПТОТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
3.1 Основное приближение
3.2 Уравнения динамики
3.3 Финитность и существование стационара
3.4 Условие глобальной устойчивости стационара
3.5 Вид траекторий в координатном пространстве
Приложение к главе
4. О ДИНАМИКЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОСТОЯННОГО И ДИССИПАТИВНОГО МОМЕНТОВ
4.1 Единственность и глобальная устойчивость в случае диагональной диссипации
4.2 Пример, в котором появляются несколько стационарных
решений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы. В 90 гг. группой, возглавляемой член-корр. РАН И.В .Мелиховым, было открыто явление, названное хемореактивным движением [42-44]. Оно заключалось в том, что твердые частицы, помещенные в газ, начинали активно двигаться, если между веществом этих частиц и газом происходила химическая реакция. Это движение отличалось от броуновского тем, что было не хаотическим и характеризовалось значительно большими скоростями. Было известно, что многие физико-химические процессы между газом и твердой фазой протекают неоднородно по поверхности: процесс часто оказывается сосредоточенным в так называемых активных зонах, вне которых поверхность ведет себя как инертная. И.В.Мелиховым было высказано предположение о том, что возникновение хемореактивного движение связано с неоднородностью протекания химического процесса на поверхности твердых частиц.
В 2000 году на основании идей И.В .Мелихова и его коллег в рамках одного * из проектов ESA (European Space Agency) был поставлен эксперимент, в котором в условиях микрогравитации наблюдалось движение растущих кристаллов [63]. На рисунке 1 представлены траектории этих кристаллов. Большинство из них имеют изгибающийся синусообразный характер, который не поддавался интерпретации на момент получения результата.
Поэтому возникла задача о построении математической модели, которая описывала бы движение твердых частиц в газе, когда на их поверхности, причем неоднородно, происходит осаждение молекул газа. Требовалось исследовать, к каким динамическим эффектам может привести способность поверхности твердого тела поглощать молекулы газа.
Предлагаемая в этой работе модель состоит в том, чтобы рассматривать движущуюся в газе частицу, как твердое тело, на которое действуют силы, складывающиеся из соударений молекул газа с ее поверхностью.

поверхность, могут и отражаться и сорбироваться, а также когда отражение не сводится к какому-либо одному простому типу. В этом случае представляется разумным в качестве полного ядра рассеяния брать линейную комбинацию ядер рассеяния для простых типов:
D(P, P) = 'Z& v> п)' А (Р> Р)
где весовые коэффициенты Д., имеют смысл вероятности реализации i -того типа столкновения и зависят от локальных свойств поверхности и от относительной скорости налетающей молекулы газа.