Динамика многофазных многокомпонентных жидкостей с элементами внешнего управления

• Автор: Брацун, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 375 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Динамика неизотермических многофазных многокомпонентных

1.1. Тепловая конвекция в двухфазной среде, несущей мелкодисперсную примесь, в статическом и переменном силовом поле
1.2. Динамика хемо-конвективных структур
1.3. Динамика реагирующих многокомпонентных сред с зашумленной.
и запаздывающей обратной связью
1.4. Вопросы управления тепло и массопереносом
2. Динамика конвективных течений в вертикальном слое жидкости, подогреваемом сбоку
2.1. Постановка задачи
2.2. Определяющие уравнения и граничные условия
2.3. Численный метод
2.4. Конечно-амплитудные режимы плоской конвекции
2.5. Конечно-амплитудные режимы трехмерной конвекции
2.6. Экспериментальное исследование: конвективная камера,
методика измерений и обработки данных
2.7. Структура течений: численное моделирование
против эксперимента
2.8. Обсуждение результатов
3. Тепловая конвекция жидкости в присутствии
мелких твердых частиц
3.1. Модель много скоростной монодисперсной среды
3.2. Вывод-обобщенных уравнений Буссинеска для мелкодисперсной двухфазной среды
3.3. Конвекция в запыленной среде, заполняющей плоский вертикальный слой
3.4. Метод Галеркина для спектрально-амплитудной задачи
3.5. Влияние оседающей примеси на устойчивость течения
3.6. Сравнение результатов с другими работами

4. Влияние вибраций на конвективную устойчивость течения, несущего мелкие твердые частицы
4.1. Вибрации конечной частоты
4.1.1. Обсуждение принципов построения модели
4.1.2. Вывод обобщенных уравнений Буссинеска
4.1.3. Основное течение в плоском слое, подогреваемом сбоку:
точное решения уравнения Навье-Стокса
4.1.4. Спектрально-амплитудная задача
4.1.5. Сходимость метод Галеркина для спектрально-амплитудной задачи
4.1.6. Влияние симметрии 0(2) на тип решений
4.1.7. Параметрический резонанс
4.1.8. Сравнение с экспериментальными данными
4.2: Влияние нестационарных сил на устойчивость пульсационного
течения
4.2:1. Нестационарные силы сопротивления
4.2.2. Вывод определяющих уравнений
4.2.3. Спектрально-амплитудная задача
4.2.4. Влияние нестационарных сил на устойчивость течения
4.2.5. Сравнение с экспериментом
4.3. Вибрации высокой частоты
4.3.1. Принципы построения асимптотической модели
4.3.2. Пульсационные компоненты величин
4.3.3. Осредненные уравнения
5. Динамика хемо-конвективных движений-
5.1. Обзор экспериментальных данных
5.2. Модель однослойной системы с фиксированным градиентом реагента на границе
5.2.1. Модельные уравнения
5.2.2. Основное состояние
5.2.3. Аналитическое решение для неустойчивости Марангони
5.2.4. Гравитационные типы неустойчивости
5.3. Модель двухслойной системы в приближении плоского
реактора Хеле-Шоу
5.3.1. Вывод определяющих уравнений конвекции-реакции-диффузии в приближении ячейки Хеле-Шоу
5.3.2. Основные приближения двухслойной модели
5.3.3. Динамика основного состояния: движение фронта реакции

5.3.4. Линейная теория устойчивости нестационарных процессов
5.3.5: Неустойчивость Марангони
5.3.6. Численный метод расчета надкритических движений
5.3.7. Нелинейная динамика: неустойчивость Марангони
5.3.8. Нелинейная динамика: гравитационные типы конвекции
5.3.9. Обсуждение результатов
5.4. Управление структурообразованием в плоском реакторе Хеле-Шоу
5.4.1. Механизм внешнего управления структурообразованием
в реакторе Хеле-Шоу
5.4.2. Сравнение с экспериментальными данными
6. Стохастические колебания в многокомпонентных реагирующих средах с запаздывающей обратной связью
6.1. Химические реакции с запаздыванием
6.2. Стохастическое описание динамических систем
6.3. Модификация метода Гиллеспи для химических реакций
с запаздыванием
6.4. Реакция деградации протеина с запаздыванием
6.4.1. Детерминистское описание
6.4.2. Стохастическое описание
6.5. Модель с отрицательной обратной связью
6.5.1. Детерминистское описание'
6.5.2. Численный анализ стохастической системы
6.6. Обсуждение полученных результатов
7. Активное управление равновесием жидкости в термосифоне
7.1. Экспериментальное управление равновесием жидкости
в прямоугольном термосифоне
7.2. Модель одномерного течения в термосифоне
7.2.1. Вывод модельных уравнений
7.2.2. Линейный анализ устойчивости квазиравновесия жидкости
7.2.3. Нелинейная динамика в области неустойчивости
7.2.4. Влияние шума на управление устойчивостью квазиравновесия
7.2.5. Обсуждение
Заключение
Литература

которые значительно упрощались. Состояние системы определяется соответствующими уравнениями переноса импульса и тепла несущей фазы и уравнением переноса концентрации частиц. При этом скорость твердой фазы, входящая в уравнение переноса концентрации частиц, складывается из скорости жидкости и ряда поправок, учитывающих возможность относительного движения фаз и седиментации. Решена задача об устойчивости пылевого облака в конвективном потоке в бесконечном вертикальном слое, находящемся в поле силы тяжести и нагреваемом сбоку. Показано, что ширина пылевого облака в стационарном состоянии зависит от теплового числа Грасгофа, аналога'концентрационного числа Грасгофа и безразмерной скорости оседания. Также в [47, 48] показано, что существует область параметров, в которой стационарное состояние с распределением частиц в форме пылевого облака является устойчивым. В диапазоне исследованных значений параметра седиментации наиболее опасными являются плоские ячеистые возмущения.
К другому важному классу относятся задачи конвективной устойчивости в условиях, когда один из параметров, характеризующих систему, зависит от времени. Такая ситуация возникает, например, если равновесная разность температур изменяется со временем или если полость, заполненная жидкостью совершает движение по вертикали с переменным ускорением. Наиболее интересен случай периодической модуляции параметра — равновесного градиента температуры или ускорения поля тяжести. Наличие модулируемого параметра, вообще говоря, значительно влияет на устойчивость. Кроме того, при определенных соотношениях между амплитудой и частотой модуляции появляются резонансные области динамической неустойчивости, связанные с параметрическим возбуждением.
Изучение влияния периодического изменения одного из параметров системы на возникновение конвекции начато работой Г.З. Гершуни и Е.М. Жухо-вицкого [49], в которой был рассмотрен случай периодической модуляции равновесного градиента температуры. В этой работе показано, что модуляция мо-