Теоретическое исследование ударноволновых и автоволновых газодинамических структур в тепловыделяющих стационарно-неравновесных средах

• Автор: Галимов, Ринат Насихович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Малые газодинамические возмущения конечной амплитуды в тепловыделяющих стационарно-неравновесных средах
1.1. Химически активная неравновесная газовая смесь с обратимой химической реакцией и внешними источниками энергии и реагентов
1.1.1 Вязкостно-дисперсионные свойства
1.1.2 Нелинейное уравнение для малых возмущений конечной амплитуды
1.2. Газ с обобщенным источником тепловыделения
1.3. Решения нелинейного уравнения для малых возмущений конечной амплитуды в тепловыделяющих стационарно-неравновесных средах
1.4. Влияние неоднородности на вязкостно-дисперсионные свойства неравновесных сред
Глава 2. Стационарные ударные волны произвольной амплитуды в тепловыделяющей стационарно-неравновесной среде с экспоненциальной моделью релаксации
2.1. Уравнение для плотности и ударные адиабаты
2.2. Профили плотности в ударной волне
2.3. Профили температуры в ударной волне
2.4. Гидродинамическая устойчивость стационарных ударных волн
Глава 3. Нестационарная эволюция ударных волн и автоволновых структур в тепловыделяющем стационарно-неравновесном газе с экспоненциальной моделью релаксации
3.1. Численная схема для решения задачи о формировании ударных волн под действием поршня

3.2. Эволюционная устойчивость стационарных ударных волн
3.3. Автоволновые газодинамические структуры
Заключение
Список литературы
Приложение А

Введение
Традиционно, в нелинейной газовой динамике рассматриваются вопросы формирования акустических, вихревых и тепловых структур различного типа. Анализ соответствующих задач в равновесных средах проведен весьма подробно и изложен в целом ряде классических работ, например в [1-17] и других.
Гораздо менее исследованной является структура газодинамических возмущений в так называемых стационарно неравновесных средах. Стационарно неравновесными средами называются среды, в которых неравновесность какой-либо природы возникает не в результате возникновения газодинамического возмущения, а в результате внешнего воздействия на эти среды, например при наличии в среде распределенного источника тепловыделения или распределенного источника химического реагента. Примерами стационарно неравновесных сред являются химически активные смеси с необратимыми экзотермическими или эндотермическими реакциями, неизотермическая неравновесная разрядная плазма (например, в тлеющем разряде), активные среды лазеров и различного рода реакторов, верхние слои атмосферы, межзвездный газ и многие другие среды. Стационарно неравновесные среды широко встречаются как в природе, так и в технических приложениях.
В многочисленных экспериментах по наблюдению за
распространением газодинамических возмущений в неравновесных средах
наблюдается аномальное поведение и изменение структуры ударных волн
[18]. В работах Климова и др. [19-21], Басаргина и Мишина [22-24],
Быстрова, Иванова и Шугаева [25], Гридина, Климова и Молевич [26],
Ganguly, Bletzinger, Garscadden [27] исследовалось распространение слабых
ударных волн в слабоионизированной неравновесной плазме. В этих
экспериментах применялись различные типы разрядов (тлеющие разряды,
ВЧ разряды, импульсные разряды) и способы генерации ударных волн.
Наблюдались такие эффекты, как усиление и ускорение ударных волн (в

давления (вязкость и объемные силы не учитываем), при внешнем подводе тепла.
Закон сохранения энергии запишем для полной энергии, как внутренней энергия среды, так и энергии, обусловленной макроскопическим движением вещества

Е= + -)ЕУ, (1.17)

где и - внутренняя энергия единицы объёма. Изменение внутренней энергии (1.17) определяется следующим выражением
ж = ](м/ +
Л у 2 <3?
Из первого начала термодинамики следует
с1Е с10 с1еЕ
— = — + + -— , (1-18)
dt Л сЕ Л
где dQ - подведенное системе тепло, с!]У совершенная над системой работа внешних сил, с1еЕ приток энергии в систему с веществом. Изменение энергии за счет объемного теплоотвода
*1=Яс1У. (1.19)

Работа внешних по отношению к выделенному объему сил: с!¥
— iidf = -(рисЕ = -div(pй)dV . (1.20)
dt £ I у
Приток энергии вместе с потоком вещества
= 1 (ЕАиА° + МаЕа + САА+СВив Пс}у + ш у 2 С 4- С
+ |(слмл+свмв рЕ_)с1у _ мщи у СА + СВ 2 у
(1.21)
Объединяя (1.18) - (1.21) получаем следующее уравнение для баланса энергии