Влияние нелинейных характеристик среды и форм-фактора на движение твердых частиц и капель в жидких средах при малых числах Рейнольдса

• Автор: Малай, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 397 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Обзор литературы по движению твердых гидрозольных частиц и капель со сферической и несферической формой поверхности в вязкой жидкости при произвольных перепадах температуры в их окрестности
2. Теория переноса твердых гидрозольных частиц со сферической и несферической формой поверхности при значительных перепадах температуры в их окрестности
2.1. Использование бесконечных рядов для получения решения линеаризованного уравнения Навье-Стокса

2.1.1. Постановка задачи

2.1.2. Преобразование уравнений переноса

2.1.3. Решение линеаризованного уравнения Навъе-Стокса

2.1.4. Вывод выражений для силы сопротивления жидкой среды движению нагретой гидрозольной частицы

2.1.5. Анализ полученных результатов

2.2. Гравитационное движение равномерно нагретой твердой гидрозольной частицы сферической формы и возможность использо-зования нагрева для ускорения процесса седиментационного осаждения
2.2.1. Постановка задачи. Преобразование уравнений переноса
2.2.2. Поле скорости и температуры. Сила Стокса
2.2.3. Анализ полученных результатов
2.3. Теплофоретическое движение нагретой твердой частицы сферической формы
2.3.1. Постановка задачи

2.3.2. Использование метода сращиваемых асимптотических разложений для нахождения полей температур вне и внутри частицы
2.3.3. Вывод выражений для теплофоретической силы и скорости
2.3.4. Анализ полученных результатов
2.4. Особенности термофоретического движения нагретой
твердой частицы сферической формы
2.4.1. Постановка задачи
2.4.2. Распределение температуры в окрестности нагретой частицы во
во внешнем поле градиента температуры
2.4.3. Вывод выражений для термофоретической силы и скорости
2.4.4. Анализ полученных результатов
2.5. Движение сфероидальной частицы при больших перепадах
температуры в ее окрестности
2.5.1. Постановка задачи. Преобразование уравнений переноса
2.5.2. Особенности обтекания частицы сфероидальной формы вязкой жидкостью при малых относительных перепадах температуры
в ее окрестности
2.5.3. Распределение температуры в окрестности равномерно нагретой твердой частицы сфероидальной формы
2.5.4. Вывод выражения для компонентов массовой скорости и силы, действующей на нагретую частицу сфероидальной формы
2.5.5. Гравитационное движение равномерно нагретой частицы сфероидальной формы. Возможность использования нагрева частиц для ускорения их седиментационного осаждения
2.5.6. Анализ полученных результатов
3. Влияние нагрева на движение капель в жидких средах с неоднородным распределением температуры

3.1. Особенности движения равномерно нагретой капли в вязкой жидкости в поле силы тяжести
3.1.1. Постановка задачи
3.1.2. Поле скоростей и температуры. Скорость дрейфа капли
3.1.3. Анализ полученных результатов
3.2. Движение неравномерно нагретой капли в вязкой жидкости
3.2.1. Постановка задачи. Преобразование уравнений гидродинамики и теплопереноса
3.2.2. Использование метода сращиваемых асимптотических разложений для нахождения полей температур вне и внутри частицы
3.2.3. Вывод выражений для силы, действующей на неравномерно нагретую каплю и скорости ее упорядоченного движения
3.2.4. Анализ полученных результатов
3.3. Термокапиллярный дрейф нагретой капли в вязкой жидкости
во внешнем поле градиента температуры
3.3.1. Постановка задачи. Преобразование уравнений гидродинамики и теплопереноса
3.3.2. Распределение температуры в окрестности нагретой частицы во внешнем поле градиента температуры
3.3.3. Вывод выражений для силы, действующей на нагретую каплю и скорости ее термокапиллярного дрейфа
3.3.4. Анализ полученных результатов
3.4. Влияние нагрева поверхности на движение капель под действием поверхностно-активных веществ в вязкой жидкости
3.4.1. Постановка задачи. Преобразование уравнений гидродиналшки и теплопереноса
3.4.2. Поля температуры вне и внутри нагретой капли

в работах Буссинеска, достаточно широко используется в научной литературе как в нашей стране, так и за рубежом.
Ситуация еще в большей степени осложняется, если мы рассматриваем движение нагретых капель в вязкой жидкости. Во-первых, интенсифицируются процессы через поверхность контакта, связанные с переносом тепла и количества движения посредством взаимодействия молекул на границе раздела; во-вторых, усиливаются всевозможные тепловые флуктуации термодинамических величин и, в-третьих, с повышением температуры вязкость внешней жидкости уменьшается, что увеличивает скорость движения капли и уменьшается время термодинамического равновесия двух соприкасающихся жидкостей.
Для построения полноценной теории движения нагретых капель, с учетом возможности отличия их формы поверхности от сферической, необходимо достаточное количество экспериментальных фактов, которые отсутствуют в настоящее время.
Что же касается деформации капель при малых относительных перепадах температуры в ее окрестности, то этот вопрос достаточно подробно изучен в литературе, например, [133, 155, 254]. Если движение достаточно медленное или капля достаточно мала, она будет оставаться сферической, по крайней мере, в первом приближении по числу Рейнольдса при условии, что движение жидкости внутри капли очень слабы и внутренняя вязкость не приводит к заметным напряжениям и перепадам давления.
Можно выделить три режима течения в зависимости от числа Рейнольдса: Яе <С 1 - ползущее течение, при котором капля остается сферической или мало деформирова, коэффициент сопротивления совпадает или немного меньше коэффициента сопротивления твердой сферы того же радиуса; 1 < Яе < Яекр (зона умерен-