Математическое моделирование некоторых задач пограничного слоя в газовзвесях

• Автор: Забарин, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 159 с. : ил.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ И КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
1.1. Состояние вопроса
1.2. Цель исследования и краткое содержание диссертации
2. ПОЛУЧЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ДВУХФАЗНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ
2.1. Уравнения многофазного континуума
2.2. Получение уравнений двухфазного пограничного слоя
при обтекании тонких тел
2.3. Получение уравнений двухфазного пограничного слоя
на вогнутой к потоку поверхности
2.4. Пограничный слой запыленного газа в окрестности
критической точки затупленного тела
2.5. Модель турбулентных пульсаций газовзвеси
при наличии осредненного скольжения
2.6. Уравнения турбулентного пограничного слоя
газовзвеси и граничные условия
2.7. Уравнения пелены
3. ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ С НЕСЖИМАЕМОЙ НЕСУЩЕЙ ФАЗОЙ
3.1. Автомодельные решения уравнений двухфазного
пограничного слоя
3.2. Двухфазный пограничный слой на пластине при наличии
вдува, отсоса газа и подвижной поверхности
3.3. Пограничный слой газовзвеси с несжимаемой несущей фазой
на вогнутой к потоку поверхности
3.4. Двухфазный пограничный слой на круглом цилиндре
3.5. Турбулентный двухфазный пограничный слой с несжимаемой несущей фазой на пластине
3.6. Влияние силы Магнуса на двухфазный

пограничный слой на пластине
3.7. Пограничный слой газовзвеси на тонком клине
4. ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ ГАЗОВЗВЕСИ СО СЖИМАЕМОЙ НЕСУЩЕЙ ФАЗОЙ
4.1. Автомодельные решения уравнений двухфазного
пограничного слоя при числах Стокса порядка единицы
4.2. Пограничный слой газовзвеси на пластине в дои сверхзвуковом потоке
4.3. Турбулентный пограничный слой на пластине
при наличии теплообмена с поверхностью
5. МЕТОДИКА ЧИСЛЕННОГО РАСЧЕТА УРАВНЕНИЙ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ ГАЗОВЗВЕСИ
5.1. Общий алгоритм
5.2. Методика расчета уравнений несущей среды
5.3. Схема расчета движения дисперсной фазы
5.4. Тестовые расчеты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В последнее десятилетие активно развиваются исследования по • многофазным движениям систем вблизи обтекаемых поверхностей при
больших числах Рейнольдса. Эти исследования вызваны практическими приложениями в ракетной технике, авиации, атомной энергетике, турбостроении, защите лесов от пожаров, пневмотранспорте, химической технологии, обеспечении безопасности в шахтах и т. д.
В настоящей работе рассматриваются задачи двухфазного течения газовзвесей в вязком пограничном слое вблизи обтекаемой поверхности тела при больших числах Рейнольдса в условиях динамической и температурной неравновесности фаз. Наличие двухфазное, инерционное частац, кривизны поверхноста, динамическое и тепловое взаимодействие фаз, сил Сэффмена, Магнуса и других сил, взаимодействие частац с турбулентным потоком приводит к новым постановкам задач, новым уравнениям, к новым эффектам и решениям. Частицы в дисперсном потоке в ряде режимов существенно взаимодействуют с вязким пограничным слоем, изменяя его толщину и характеристики трения и теплообмена с поверхностью.
В работе рассмотрены задачи математического моделирования течения газовзвеси в вязком пограничном слое в ранее неисследованных режимах и их решения в широком диапазоне определяющих параметров: концентрации частиц, чисел Стокса, Маха, температурного фактора, критерия Магнуса, Рейнольдса и других параметров. Результаты исследований имеют теоретическое значение и могут быть применены для вычисления коэффициентов трения, теплообмена, потока частиц на поверхность, оценки эрозионного воздействия на тело, определения концентрации частиц в набегающем потоке при обтекании тел газовзвесями с большими числами Рейнольдса.

Рис.2.8. Качественное поведение пульсаций температуры различных с5 /ср, Мда
относительной пульсации температуры (кривая 4). Это связано с тем, что часть кинетической энергии газа переходит во внутреннюю энергию частиц.
3. Нелинейные пульсации поперечной скорости при наличии осредненного скольжения. Для простоты рассмотрим случай, когда продольные пульсации отсутствуют, и'—и— 0, начальные пульсации частиц ущ = 0. Оценим потоковые члены в правой части второго уравнения системы (2.52).
туг^г+^ынтуА+^г+^мцш+^ (2.61)
Здесь вместо |уг+у).| взято ||уг |+У^.| с учетом того, что относительные пульсации у'г с равной вероятностью могут иметь как положительные, так и отрицательные значения, и использовано неравенство модуля суммы величин. Тогда заменив потоки в уравнениях (2.52) меньшими величинами из (2.61), в решении получим в некоторых случаях несколько завышенные пульсации, то есть оценку сверху для точного решения системы (2.52). Данная замена позволяет вместо двух определяющих параметров задачи иг, Уг рассматривать один -"суммарную" скорость скольжения: хг+ауиг1 ах=г. В результате, для пульсаций скоростей фаз из (2.52) получаем нелинейную систему уравнений:
(2.62)