Исследование процессов неустойчивости на границе жидкость-пар вблизи сильно перегретой поверхности

• Автор: Авакимян, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ОБОЗНАЧЕНИЯ

Актуальность

Цель работы

Научная новизна

Практическая значимость

Основные положения, выносимые на защиту

Достоверность полученных результатов

Апробация работы

Публикации

Структура и объем работы

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

♦ 1.1 Стационарные условия взаимодействия жидкости и нагретой стенки
1.2 Динамическое взаимодействие капель жидкости с поверхностью нагретого тела
1.3 Взаимодействие испаряющейся жидкости с нагретым расплавом
1.4 Выводы
2 ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ ВОЛН НА ПЛЕНКЕ ЖИДКОСТИ В
ПАРОВОМ СЛОЕ
2.1 Экспериментальная установка для визуализации волн
Ф 2.2 Результаты экспериментов
2.3 Длина волн
2.4 Высота гребня волн
2.5 Фазовая скорость волн
2.6 Механизм развития волн на поверхности жидкости
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

3.1 Уравнения, определяющие движения жидкости
3.2 Переход к средней по сечению скорости
3.3 Представление решения в виде бегущей волны
3.4 Линейный случай решения волнового уравнения
3.5 Соотношения, связывающие волновое число и частоту
3.6 Толщина слоя жидкости, участвующей в волновом движении
3.7 Параметры волнового движения жидкости
^ 3.8 Конвективная составляющая теплового потока в движущейся
жидкости
3.9 Разность давлений по обе стороны гребня волны
3.10 Определение разности температур по обе стороны гребня
3.11 Нелинейный случай
3.12 Скорость гребня волны жидкости, направленная по нормали к греющей поверхности
• 3.13 Зависимости параметров волнового движения жидкости от
начальной толщины паровой слоя и от времени с начала контакта
3.14 Влияние силы тяжести и термокапиллярных сил на процесс
развития неустойчивости поверхности жидкости
4 ТЕМПЕРАТУРЫ И ТЕПЛОВЫЕ ПОТОКИ ПРИ ПАДЕНИИ КАПЕЛЬ
НА НАГРЕТУЮ ПОВЕРХНОСТЬ
4.1 Методика эксперимента
4.2 Экспериментальная установка для определения изменения
Ф температуры поверхности нагретого тела
4.3 Результаты измерений поверхностной температуры
4.4 Определение плотности теплового потока в зоне контакта
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение

ОБОЗНАЧЕНИЯ
А - высота гребня волны, м Дж
с - теплоемкость, —---;
кг-К
Д (1- диаметр, м;
И - толщина слоя пара, м;
/- частота, Гц; р - давление, Па;
д - плотность теплового потока
г - теплота парообразования; Т - температура, К.

^-скорость, —;

х - текущая координата, м; у - текущая координата, м.
Греческие символы:
а - отклонение;

Л - теплопроводность, ;
м ■ К
V - кинематическая вязкость,

р - плотность, —г;

а - поверхностное натяжение,
со - круговая частота, с 1; і - время, с.
г - теплота парообразования;
Ди- разность удельных объёмов жидкости и пара.
Уравнение (3.5) строго применимо в условиях равновесия между жидкостью и паром, т.е. в отсутствии процессов энергомассопереноса. Если поток теплоты д через межфазную поверхность велик, реализуются существенно неравновестные условия в паровой пленке. Давление пара при этом можно вычислить по формуле [69-73]:
где универсальная газовая постоянная.
Однако из предыдущего рассмотрения ясно, что в процессе волнообразования существенна не сама величина р, а величина ее пространственной производной, которая равна:
при условии, что величина д не зависит от х. Вычисляя из первого
найдем, что второй член во втором соотношении, учитывающий неравновестность на межфазной границе пар-жидкость, много меньше первого, найденного для равновестных условий, поэтому в дальнейшем рассмотрении его учитывать не будем.
Принимаем, что в начальный момент времени толщина слоя пара равна /}0. Из опытов [17,19,50] толщина слоя пара заключена в пределах
10"6 -5-10^ м. Величина этих пределов много больше длины свободного
др др(Т3) 0.22 д с1Т5
Дж Н
члена при плотности теплового потока д~ 107 ——, Тг-300°К и Д~105 —,