Численное исследование процессов смешанной конвекции в замкнутых областях

• Автор: Фролов, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 01.01.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 207 c. : ил

§ I. Обзор работ по изучению конвективных течений
§ 2. Обзор разностных методов решения уравнений
Навье-Стокса
§ 3. Краткое содержание диссертации и основные
результаты
Глава I. Постановка задачи и методика численного
решения
§ 1.1. Смешанная свободно-вынужденная конвекция
в замкнутой двумерной области
§ 1.2. Смешанная конвекция при вытеснении одного
газа другим из области
§ 1.3. Методика численного решения
Глава 2. Численное исследование вынужденной конвекции
изотермического газа в замкнутых областях
§ 2.1. Структура течения газа в замкнутой области
под действием объемной силы
§ 2.2. Поле скоростей при течении газа в замкнутой
области
§ 2.3. Распределение давления в области
Глава 3. Исследование смешанной свободно-вынужденной
конвекции в замкнутой области при боковом подводе тепла
§ 3.1. Исследование плоского течения цри смешанной
конвекции в замкнутой прямоугольной области
§ 3.2. Локальные, средние характеристики теплообмена
и распределение температуры в области
§ 3.3. Смешанная конвекция в цилиндрическом объеме

Глава 4. Результаты исследования смешанной конвекции при вытеснении одного газа другим из цилиндрического объема
§ 4.1. Анализ диапазонов параметров задачи
§ 4.2. Результаты исследования структуры течения газа и распределения концентрации примеси в области
§ 4.3. Модификация методики проведения процесса замены атмосферы и ее экспериментальная проверка
Литература
Список основных обозначений
Приложение

В диссертации изучается течение и теплообмен в вязком несжимаемом однокомпонентном и двухкомпонентном газе внутри замкнутых и незамкнутых объемов в условиях смешанной свободной и вынужденной конвекции. Задача определения температурных полей, теплообмена, а также обеспечения требуемого теплового решила и заданного состава газовой среды внутри объемов представляет интерес во многих областях техники. Например, при организации вентиляции производственных и бытовых помещений, отсеков самолетов, в приборостроении. В таких задачах течение характеризуется сравнительно небольшими скоростями, поэтому наблюдается сложное взаимодействие вынужденной и свободной конвекции. Особый интерес представляет вопрос о том, при каких условиях течение можно считать свободным, при каких - вынужденным и когда нельзя пренебречь ни тем, ни другим видом конвекции.
На практике часто бывает необходимо не только знать состав, но и произвести замену атмосферы в объеме, .нацример, от вредных примесей. Такие задачи встречаются в практике, когда требуется провести очистку атмосферы жилых или производственных помещений, отсеков самолетов или перейти от атмосферы одного состава к атмосфере другого состава. Изменение газовой атмосферы можно произвести в этом случае путем вытеснения ее газом другого состава. При этом внутри объема происходят сложные процессы движения смеси газов, массообмен между газовыми объемами различного состава. Смешанная конвекция еще более усложняется, поскольку на процессы течения и теплообмена накладывается диффузия компонентов смеси газов. Изучение процессов течения газа и тепломассообмена для условий данной задачи направлено на выбор оптимального режима замены атмосферы, отвеча-

3 *2
&ъс =тлС/? /]) , число Прандтля Р2 = ))/я , число Шмидта Зе= 1)/Д , где /> - плотность, ")) - коэффициент кинематическом вязкости, а - коэффициент температуропроводности, В -коэффициент диффузии, = И ]3С = ± ф ~~ -
коэффициенты температурного и концентрационного расширения газа, соответственно. Безразмерная температура 6 и концентрация С определены соотношениями
6 Т.1т<-

Т0 -77 С0-С,
В уравнении (27) перед членом с подъемной силой, возникающей в газе за счет наличия примеси, знак выбирается в зависимости от физических свойств примеси: если примесь легче основного газа, то ставится знак «+", если тяжелее
Начальные условия:
ъ = о , 00=0 , Ц/=0 , 0=/ , С=і . (31)
Граничные условия:
- для случая равномерного подвода газа по всему сечению цилиндра
г = 0, СО= О0.5(2г-Л, = о, 9= С =0 С 32 )
г = /? + /?,„; ; ы = . а г= (|_)1 о,5(^4-
' с зз)
'V-0 '(34)
А«2еА*Агр; г = г3; Г=0 ; 35