Моделирование процессов фильтрации коллоидных дисперсий в композитных пористых средах

• Автор: Васин, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 290 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРАЦИИ

1 Л. Модели фильтрационных систем

1.2. Течения в концентрированных средах

1.2.1. Уравнения Стокса, Дарси и Бринкмана

1.2.2. Граничное условие на поверхности жидкость-твердое тело

1.2.3. Граничное условие на межфазной поверхности жидкость-пористая среда

1.3. Ячеечный метод исследования процессов в концентрированных средах

1.3.1. Модели граничных условий на поверхности ячейки
1.3.2. Применение ячеечных моделей
1.4. Фрактальные структуры
1.5. Эффект асимметрии
ГЛАВА 2. ЯЧЕЕЧНЫЕ МОДЕЛИ СЛОЖНОПОРИСТЫХ СТРУКТУР
2.1. Постановка задачи о течении вязкой жидкости в ячейке, внутри которой находится частица сферической или цилиндрической формы, покрытая пористым слоем с фрактальной структурой
2.2. Гидродинамическая проницаемость среды, состоящей из сферических композитных частиц
2.2.1. Среда из непроницаемых сферических частиц, покрытых
пористым слоем с фрактальной структурой
Приложение 2.2.1. Аналитическое решение задачи о проницаемости среды из сферических частиц, покрытых пористым слоем с фрактальной структурой
2.2.2. Совокупность сферических частиц с неоднородным пористым слоем

2.2.3. Совокупность твердых сферических частиц, покрытых
однородным пористым слоем
2.3. Гидродинамическая проницаемость среды, состоящей из цилиндрических композитных волокон,
случай поперечного течения
2.3.1. Среда из непроницаемых цилиндрических частиц, покрытых пористым слоем с фрактальной структурой
2.3.2. Совокупность цилиндрических частиц с неоднородным пористым слоем
2.3.3. Совокупность твердых цилиндрически частиц, покрытых однородным пористым слоем
2.4. Гидродинамическая проницаемость среды, состоящей из цилиндрических композитных волокон,
случай продольного течения
2.4.1. Среда из непроницаемых цилиндрических частиц, покрытых пористым слоем с фрактальной структурой
2.4.2. Совокупность цилиндрических частиц с неоднородным пористым слоем
2.4.3. Совокупность твердых цилиндрических частиц, покрытых однородным пористым слоем
2.5. Сравнение различных ячеечных моделей
ГЛАВА 3. КОМПОЗИТНЫЕ КАПСУЛЫ
3.1. Гидродинамическое сопротивление фрактального кластера с непроницаемым ядром
3.1.1. Обтекание твердой частицы, покрытой однородным пористым слоем, потоком вязкой жидкости
3.2. Обтекание пористой сферической капсулы с жидким ядром однородным потоком жидкости
ГЛАВА 4. ОБРАТИМАЯ БЛОКИРОВКА ПОР МЕМБРАНЫ
4.1. Динамическая модель блокировки пор мембраны

4.2. Экспериментальное изучение процесса ультрафильтрации растворов
полиэтиленгликоля
4.3. Анализ полученных результатов
ГЛАВА 5. ТЕОРИЯ ФИЛЬТРАЦИИ РАСТВОРОВ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ ЧЕРЕЗ БИПОРИСТУЮ МЕМБРАНУ С УЧЕТОМ КИНЕТИКИ ЗАКУПОРКИ ПОР
5.1. Постановка задачи
5.2. Решение краевой задачи
5.3. Анализ полученных результатов
5.4. Экспериментальная часть
ГЛАВА 6. МИКРОФИЛЬТРАЦИЯ СУСПЕНЗИИ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ С ОБРАЗОВАНИЕМ ОСАДКА С НЕНЬЮТОНОВСКИМИ РЕОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
6.1. Постановка задачи и вывод уравнений модели
6.2. Нахождение распределения скоростей
6.3. Фильтрация жидкости через осадок
6.4. Толщина осадка и распределение давления
6.5. Анализ полученных результатов
ГЛАВА 7. ВЛИЯНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ В МЕЖМЕМБРАННОМ КАНАЛЕ НА ПРОЦЕССЫ ФИЛЬТРАЦИИ
7.1. Постановка задачи о течении в проточной ячейке при наложении пульсаций градиента давления
7.2. Решение задачи о течении в проточной ячейке
7.3. Анализ влияния пульсаций градиента давления в межмембранном канале на мембранные процессы
7.4. Сопоставление теоретических результатов с экспериментальными данными
ГЛАВА 8. ЭФФЕКТ АСИММЕТРИИ ПРИ РАЗДЕЛЕНИИ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ С ПОМОЩЬЮ НЕОДНОРОДНЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ МЕМБРАН

тензора напряжений по области, включающей жидкость, пористую среду и поверхность раздела.
Очоа-Тапиа и Уайтэкер [11, 12] определили поверхностные
(«Superficial») и фактические («Intrinsic») скорости жидкости. Подобным образом они вводили поверхностные и фактические давления и тензоры напряжений. Поверхностные величины - это величины, усредненные по малому объему, включающему жидкую и твердую фазы. Фактические величины - это средние величины, относящиеся только к жидкой фазе. Из этих определений следует, что отношение поверхностных величин к фактическим равно порозности среды. Вывод граничного условия скачка в работах [11, 12] проводился параллельно с выводом уравнения Бринкмана.
Условие скачка касательных напряжений стг0 на границе жидкость-пор истая среда имеет вид [11, 12]
где [3 - единственный неопределенный безразмерный параметр, который, согласно [11, 12], принимает значения порядка единицы и может быть как положительным, так и отрицательным. В работе [108] значения параметра [3 были определены из экспериментальных данных Биверса и Джозефа [106]. Теоретические значения, полученные при использовании условия скачка
(1.9), и экспериментальные данные находились в хорошем соответствии. Авторы работы [108] показали, что параметр [3 должен быть положительным.
На наш взгляд, вопрос о значениях, которые может принимать величина (3, остается открытым, и ответ на него зависит от геометрических и физических параметров системы, в которой происходит течение. Ниже и далее будет рассмотрен ряд задач, в которых на границе жидкость-пористая среда используется условие скачка касательных напряжений и высказаны некоторые соображения о значениях, которые может принимать параметр [3
(1.9)