Теплоперенос и дрейф разреженных газов в каналах

• Автор: Поликарпов, Алексей Филиппович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Кинетические уравнения разреженного газа
1.1 Модельные кинетические уравнения
1.2 Граничные условия для функции распределения
1.3 Метод дискретных ординат
2 Нелинейный тепломассоперенос в проблеме Куэтта
2.1 Обзор литературы
2.2 Постановка задачи
2.3 Макроскопические уравнения сохранения
2.4 Усечение функции распределения
2.5 Результаты и обсуждение
2.6 Заключение
3 Светоиндуцированный дрейф и теплоперенос однокомпонентного газа
3.1 Элементарный анализ механизмов светоиндуцированного
дрейфа
3.2 Кинетические уравнения для газа, взаимодействующего с оптическим излучением
3.3 Светоиндуцированный теплоперенос и дрейф газа в капилляре
3.3.1 Современное состояние проблемы
3.3.2 Постановка задачи
3.3.3 Кинетические уравнения для усеченных функций распределения
3.3.4 Решение кинетических уравнений методом дискретных ординат
3.3.5 Вычисление величин х и Хз
3.3.6 Результаты и обсуждение
3.4 Светоиндуцированный тепломассопренос в газах через ка-
пилляр при неоднородном распределении интенсивности излучения по сечению капилляра
3.5 Светоиндуцированный бароэффект
3.6 Заключение
Основные результаты и выводы
Список использованных источников
Приложение

Введение
Актуальность работы.
Диссертационная работа является фундаментальным исследованием, направленным на решение актуальной проблемы физической кинетики газов - выявление механизмов и возможностей стимулирования процессов переноса в разреженных газах, управление этими процессами в зависимости от газокинетических, аккомодационных, теплофизических, оптических и диссипативных свойств газа и обтекаемой им поверхности.
Интерес ученых и инженеров-практиков к явлениям тепломассопере-носа в разреженных газах вблизи межфазной границы обусловлен интенсивным развитием наукоемких отраслей промышленности, таких как создание вакуумной и авиационно-космической техники, потребностями ядер-ной энергетики и новых химических технологий. Решение важнейших задач энергосбережения и экологии воздушного бассейна невозможно без понимания механизмов и количественных оценок интенсивности процессов тепломассообмена в газах.
В настоящее время теория процессов переноса, обусловленных слабой пространственной неоднородностью термодинамических параметров газа -давления, температуры и концентрации - в основном разработана. Немногочисленные теоретические исследования нелинейных процессов тепломас-сопереноса в ограниченном газе основаны, как правило, на численном решении кинетического уравнения для одного значения или узкого интервала
значений давления и температуры. В этом смысле они носят фрагментарный характер. Очевидно, для понимания физических механизмов нелинейного тепломассопереноса в газе, особенностей пространственного распределения термодинамических величин и потоков, а также' эволюции этих распределений при изменении значений определяющих параметров необходимо провести расчеты макроскопических величин в широком диапазоне значений этих параметров.
Возможность внешнего воздействия на процессы переноса в ограниченном газе до’настоящего времени практически не изучалась. Но это ключевой вопрос теории и практики управления неравновесными процессами в газах. Большие перспективы в его решении связаны с развитием нового направления физической кинетики - лазерной газокинетики. Исследование механизмов и количественное описание явлений переноса, индуцированных резонансным взаимодействием оптического излучения с молекулами газа, является актуальной составляющей общей проблемы тепломассопереноса в газах.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 09-01-00052, Американского фонда гражданских исследований и развития (СШБ), грант 1ШХ0-000005-ЕК-06. Результаты диссертационной работы вошли в,отчет проекта “Тепломассоперенос в разреженных газах и аэрозолях” аналитической ве-
школы (2009-2011)”.
Цель работы состоит в том, чтобы изучить механизмы и количественно описать нелинейные и светоиндуцированные процессы тепломассопере-
домственной целевой программы “Развитие научного потенциала высшей

су9/ = 6п/Т(фтоЛ - ф),
(2.15)
су = 6пТ(фтЫ - ф)
Здесь, для модели БГК:
(2.16)

Ф = ехр

фтоа

в случае Б-мод ели имеем:
{рХ Л 2;) + Су

(.Ос их) 4“ Су

ппой

4 1 / (с-с — ггд)2 + с2
7гТ 15 тгТ3

2 ] [(х 4- ЧуСу
X ехр
(С,7; Л-х) + С,

п | 2 1 ((Сх их)2 +1 | г„ I
™ 4“ , _ то I т 1 I 4xC-x 'У'Х) 4"
2х 15 тгТ2

х ехр
(сд - дд)2

Граничные условия к уравнениям (2.15) и (2.16) получаются последовательным умножением соотношения (1.26) на 1 и с2 и интегрированием полученных выражений по с?сд:
ф+ = {1-е)ф +£фш, Ф+ = {1 -е)Ф +ефш, (2-17)