Определение фракционного состава двухфазных потоков по измерению параметров рассеянного излучения

• Автор: Ярхамов, Шамиль Дамирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 116 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Г лава 1. Обзор литературы
1.1. Методы исследования дисперсной фазы
1.1.1. Контактные методы
1.1.2. Бесконтактные методы
1.2. Рассеяние электромагнитного излучения на фазовых неоднородностях среды (теория рассеяния Ми)
1.2.1. Допущения и ограничения теории рассеяния Ми
1.2.2. Радиационные свойства изолированных частиц
1.2.3. Радиационные свойства двухфазной среды
1.2.4. Плотность распределения частиц по размерам
Глава 2. Расчет радиационных свойств дисперсной фазы по теории рассеяния Ми
2.1. Алгоритм расчета радиационных свойств дисперсной фазы
2.2. Точность расчета радиационных свойств дисперсной фазы
Глава 3. Определение размеров дисперсных частиц по замеренным характеристикам рассеянного излучения
3.1. Постановка задачи
3.2. Методы решения некорректных задач
3.3. Решение интегральных уравнений
3.3.1. Выбор стабилизирующего функционала
3.3.2. Дискретизация и решение оптимизационной задачи
3.4. Выбор углов рассеяния для успешного восстановления распределений частиц по размерам
3.4.1. Выбор углов при восстановлении по замерам индикатрисы рассеяния
3.4.2. Выбор углов при восстановлении по замерам интенсивности рассеяния

3.4.3. Влияние значений коэффициентов преломления и поглощения и
максимального размера частиц системы на выбор углов
3.5. Экспериментальное определение частиц сажи в отработавших газах
дизельных двигателей КамАЗ
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Вокруг нас имеется множество различных сложных сред, состоящих из малых рассеивающих частиц (дисперсная фаза), распределенных в однородном веществе (дисперсионная среда). К числу таких сред, называемых дисперсными (двухфазными, конденсированными), относятся многие естественные системы: воздух с взвешенной в нем пылью, облака и природные туманы в атмосфере, морская вода, межзвездная пыль. Дисперсные среды широко распространены и в технике: именно к ним относятся топочные и дымовые газы, образующиеся при сжигании жидких и твердых топлив, питательная вода котлов, содержащая различные конгломераты, пароводяная смесь в трактах контуров котлов, переохлажденный пар в последних ступенях паровых турбин, различные коллоидные растворы и аэрозоли. Помимо этого, дисперсные частицы часто намеренно вводят в состав различных материалов для изменения их эксплуатационно-технических характеристик в широких пределах.
При разработке средств для повышения надежности и экономичности энергетических установок, работающих с влажным паром, возникает необходимость определения спектра размеров капель влаги. При сжигании жидкого топлива в камерах сгорания двигателей, котлах и печах различного назначения важной задачей является определение одной из основных характеристик распыленного топлива - его дисперсного состава. При решении вопросов, связанных с разработкой, проектированием и эксплуатацией очистных устройств, важнейшее значение приобретает знание распределения частиц загрязняющих веществ по размерам.
Экология (состояние атмосферы и гидросферы), метеорология (изучение облаков и туманов), астрономия (исследование планетных атмосфер), медицина (диагностика почти всех заболеваний начинается с требования сдачи анализов) также нуждаются в средствах исследования дисперсных сред.

Фо (.У) = [cos T/j sin N + i- chN2shN2 ]/(sin 2 N1 + sh2N2)
(2.19)
Полученная формула расчета Ф q (у), а также рекуррентное соотношение (2.16) для определения значений Ф„(у) высших порядков позволяют составить удобную программу для их расчета на ЭВМ.
При расчете угловых характеристик рассеянного света необходимо определять значения сферических функций тп (0) и пп (9) по соотношениям (1.11) и (1.12). Для этой цели воспользуемся рекурренцией [ 1 ]
dPn+(z)ldz - zdP„(z)/dz = (/? +1 )Pn(z). ^ 2Q)
После некоторых преобразований получим более удобные выражения для расчета угловых функций, которые имеют следующий вид:
яп(в)= [cos<9(2/7 -1 )/(// -1 ЖчИ-иДл - (2.21)
т„ {в) = cosвкп {в)- пп_2 ( Более простым и обеспечивающим высокую точность рекуррентным соотношением для расчета тп высших порядков является следующее соотношение [15]:
rw(cos$) = /7 cos(0) я:„ (cos 0) - (п + 1) кп_(cosв). (2.23).
Функции младших знаков равны: я0(в) = 0,тсх(в) = 1; я2(д) = 3cos0; т() (в) = 0; тх(в) = cosт2(в) = 3cos20 .
Полученные соотношения удобны для разработки алгоритма и составления программы расчета рассеяния электромагнитных волн теплового излучения на ЭВМ.