Тепломассоперенос в ускоренных потоках с фазовыми и химическими превращениями

• Автор: Терехов, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА 1.ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС НА ПРОНИЦАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ С ФАЗОВЫМИ И ХИМИЧЕСКИМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
при ис

1.1 Тепломассообмен при испарении жидкости в газовый поток

1.2.Тепломассообменные процессы при конденсации пара из влажного воздуха

1.3. Структура течения и тепломассоперенос в пограничных слоях со вдувом химически реагирующих веществ

1.3.1. Теоретические модели и методы расчета пограничных слоев с горением

1.3.2. Экспериментальные исследования пограничных слоев с горением

1.3.3. Турбулентное горение в пограничном слое с отрицательным градиентом давления

1.3.4. Влияние турбулентности потока на структуру пограничного слоя с горением

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТУРБУЛЕНТНЫХ РЕАГИРУЮЩИХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

2.1. Уравнения турбулентного движения многокомпонентного реагирующего газа.
2.2. Уравнения пограничного слоя реагирующего газа
2.3. Методы моделирования турбулентных напряжений
2.4. Модели химического реагирования
2.5. Методы решения уравнений сохранения
2.6. Тестирование моделей и методов решения уравнений переноса
2.7.Тестирование расчетных моделей для случая вдува и горения в пограничном слое

ГЛАВА 3. ТЕПЛОМАССООБМЕН НА ПРОНИЦАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ВДУВЕ ИНОРОДНОГО ГАЗА И ПРИ НАЛИЧНИИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
3.1. Пограничный слой при вдуве инородного газа
3.2. Тепломассоперенос в пограничном слое при инородном отсосе (конденсация пара из влажного воздуха)
3.3. Тепломассоперенос в пограничном слое при испарении жидкости
ГЛАВА 4. ГОРЕНИЕ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ИНТЕНСИВНОСТЯХ ВДУВА
90 92 92 98 103 111
ГЛАВА 5. ТУРБУЛЕНТНАЯ СТРУКТУРА И ТЕПЛООБМЕН В УСКОРЕННОМ
ПОТОКЕ С ПРОДОЛЬНЫМ ГРАДИЕНТОМ ДАВЛЕНИЯ И ГОРЕНИЕМ
5.1. Теплообмен в ускоренных пограничных слоях
5.2. Горение в ускоренном турбулентном пограничном слое
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

4.1. Постановка задачи
4.2. Результаты расчетов и их обсуждение
4.2.1. Расчет поверхностного трения
4.2.2. Профили температуры и плотности
4.2.3. Профили скорости и формпараметр
4.2.4. Тепломассообмен. Аналогия Рейнольдса.
4.3. Сопоставление с экспериментальными данными.
ОБОЗНАЧЕНИЯ
А - константа в законе Аррениуса
а |п - массовая доля ьго химического элемента в п-ом веществе
Ь, Ь), Ьм , Ь1т - параметры проницаемости (динамический, диффузионный, тепловой)
С, - массовая концентрация ьго химического элемента
СИ2 = т*, /р0 ио2 - коэффициент трения
Ср - удельная теплоемкость
Б - коэффициент диффузии
Н - формпараметр
Н, - полная энтальпия ьго вещества
Г ж = /ро Ио - относительная массовая скорость вдува (отсоса)
Л»,- поперечный поток вещества
к - кинетическая энергия турбулентности
К=уАи о2 *йи<) /йх — параметр ускорения потока
К , - обобщенная (атомарная) концентрация ьго элемента
1 - длина пути смешения
Б - линейный масштаб
Т.с - число Льюиса
М - молекулярная масса
р - давление
Рг - число Прандтля
Ч к , Ч I > Ч j > - конвективная, суммарная компоненты теплового потока и тепло,
расходуемое на фазовый переход
О - источниковый член
г - теплота фазового перехода
Яе к, Яе - *числа рейнольдса
Я - универсальная газовая постоянная
Б с - число Шмидта
,81 у - числа Стентона тепломассообмена Т - температура
Ти- степень турбулентности
и, V, ЛГ - компоненты скорости
X, У, Ъ - координаты
У „ - скорость образования п-го вещества
^=/2
(2.13)
инженерных моделей и методов замыкания осредненных уравнений на основе полученных данных.
Поскольку течения с сильными градиентами давления и плотности являются в данный момент одним из «камней преткновения» для современных моделей турбулентности, то одной из целей данной работы, как уже упоминалось выше, было исследование их применимости к течениям данного класса.
В данной работе рассматривались следующие модели турбулентности, разбитые на классы по степени принятых в них допущений и сложности их программной реализации.
1) Алгебраические модели основанные на гипотезе длины пути смешения
В этих моделях принято, что
-Üv = /JT— (2.12)

где цт - турбулентная вязкость, которая определяется как
1 дЦ
! ду
здесь I - длина пути смешения, для которой рядом авторов на основании некоторых предположений предложены различные выражения. Среди них наибольшим успехом пользуются модель Себиси-Смита [68] и модель Болдуина-Ломакса (чаще применительно к пограничным слоям сжимаемого газа). Очевидно, что данные модели имеют серьезный недостаток - в них турбулентные напряжения равны нулю в областях, где градиент средней скорости равен нулю, что противоречит как экспериментальным данным, так и теоретическим соображениям.
2) n-параметрические модели
В этих моделях также вводится понятие турбулентной вязкости, однако для ее определения необходимо решить одно или более дополнительных уравнений переноса. В качестве примера можно привести одну из наиболее употребительных моделей - k-є. В этом случае необходимо решить два дополнительных уравнения для определения

распределения кинетической энергии турбулентности k=~pUjUj и скорости ее

диссипации є

duj du дхк + dx, j