Некоторые пристеночные и фильтрационные автомодельные течения с фазовыми переходами

• Автор: Нурисламов, Олег Робертович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 119 с.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ. ПОСВЯЩЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯМ ПРИСТЕНОЧНОГО И ФИЛЬТРАЦИОННОГО ТЕЧЕНИЙ
1.1. Теория пограничного слоя
1.2. Анализ литературы, посвященный исследованиям пограничных слоев, методам расчета и способам управления пограничными слоями
1.3. Общие сведения о газогидратах
1.4. Исследования, посвященные изучению свойств, строения газогидратов и их роли в природных процессах
1.5. Исследования, посвященные описанию методов и способов
образования и разложения газогидратов в пористых структурах
Выводы по главе
ГЛАВА И. НЕКОТОРЫЕ АВТОМОДЕЛЬНЫЕ ПРИСТЕНОЧНЫЕ ТЕЧЕНИЯ, СОПРОВОЖДАЕМЫЕ ФАЗОВЫМИ ПЕРЕХОДАМИ
2.1 Пристеночное течение жидкости, сопровождаемое вскипанием
2.1.1 Постановка задачи и основные уравнения
2.1.2 Аналитические решения
а) случай нагретой стенки
б) случай теплоизолированной стенки
2.1.3 Коэффициент снижения теплопередачи
2.1.4 О снижении сопротивления трения
2.1.5 Результаты численных расчетов
2.1.6 Анализ аналитических решений
Выводы по главе
2.2 Пристеночное течение, сопровождаемое вдувом горячей парогазовой смеси
2.2.1 Постановка задачи и основные уравнения
2.2.2 Аналитические решения
2.2.3 Коэффициент снижения теплопередачи
2.2.4 О снижении сопротивления трения
2.2.5 Результаты численных расчетов
2.2.6 Анализ аналитических решений
Выводы по главе
ГЛАВА III. ОБРАЗОВАНИЕ ГАЗОГИДРАТА ПРИ НАГНЕТАНИИ ГАЗА ВО ВЛАЖНУЮ ПОРИСТУЮ СРЕДУ
2.1 Основные уравнения
2.2 Постановка задачи
2.3 Решения в ближней и дальней областях
2.4 Уравнение пьезопроводности в промежуточной области
2.5 Решение в промежуточной области
2.6 Результаты расчетов
Выводы по главе
Основные результаты и выводы
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Проблема течения жидкости, сопровождаемое пристеночным вскипанием из-за гигантских тепловых нагрузок, приобретает все более нарастающий интерес. Это связано, прежде всего, с изучением механизмов, определяющих критические тепловые потоки в энергетических установках, а также с анализом условий безаварийной работы устройств, содержащих энергонапряженные элементы. Кроме того, в ряде случаев пристеночное кипение с образованием парового и газового подшипника представляет интерес с точки зрения снижения гидродинамического сопротивления. Такие ситуации возможны, в частности, при фильтрационном течении кипящих и газонасыщенных жидкостей.
В связи с проблемой разработки безопасных и экономичных способов консервации природных газов, а также в целях уменьшения объема парниковых газов и их последующего безопасного захоронения рядом исследователей предлагается подземная газогидратная консервация данных газов. Дело в том, что в газогидратном состоянии одну и ту же массу газа можно хранить при гораздо меньших давлениях и объемах. Однако, гидратообразование является медленным процессом. Для интенсификации процесса образования гидрата необходимо создавать условия, реализующие высокие удельные площади контакта газа и жидкости. Такие благоприятные условия создаются в пористых средах, где площади контакта принимают огромные значения. Благодаря тому, что равновесная температура фазовых переходов для газо-гидратов довольно сильно зависит от давления, образование и разложение газогидратов при воздействии на пористые среды тепловыми и силовыми полями возможно как по фронтальной поверхности, так и в объеме.
Цели работы. Для разработки научных основ технологических процессов, сопровождаемые пристеночными и фильтрационными течениями с фазовыми переходами, расширяющих теоретические представления о теплофизических и гидродинамических особенностях процессов перед настоящей работой поставлены следующие цели:

лированию разложения газогидратов в пористых структурах, что обусловлено необходимостью создания теоретических основ эксплуатации газогидрат-ных месторождений, что в последнее время принимает все большую и большую актуальность.
В теоретических работах по образованию и разложению газогидратов в пористых средах используется представление о газогидрате как о льде, содержащем газ. Следует отметить, что в отличие ото льда газогидрат имеет положительную (большую нуля по шкале Цельсия) равновесную температуру, которая зависит от давления в системе. Обычно процессы образования и разложения газогидрата описывают как равновесные фазовые переходы (первого рода), который возможен в пластовых условиях при изменении давления (компрессии или декомпрессии) и изменении температуры. При описании движения газа и воды в пористых структурах принимают обычные для теории фильтрации закономерности. Однако, при фильтрации, сопровождающейся образованием или разложением газогидрата, в отличие от обычной задачи фильтрации газа или жидкости, следует вводить подвижные границы фазового перехода и соответственно области, в которых газогидрат может находиться в стабильном состоянии, в равновесии с газом и водой.
Задачи об образовании и разложении газогидрата в пористой среде сводятся к стефановской схеме с поверхностью фазового перехода. Однако в отличие от задачи Стефана температура на границе фазовых переходов заранее неизвестна, а зависит от давления на этой границе. Поэтому образование и разложение газогидратов может происходить как по фронтальной поверхности, так и в объемной области.
Одними из первых работ, посвященных исследованию разложения газогидрата в пористой среде, являются работа Черского Н.В., Бондарева Э.А. [55]. В этой работе исследовано фронтальное разложение газогидрата в линейном приближении при допущении о неподвижности жидкости. Учет движения жидкости при решении задачи о фронтальном разложении газогидратов в линейном приближении был осуществлен в работах Максимова и Цып-