Математическое моделирование, численное исследование и разработка технологии газодинамической температурной стратификации сверхзвуковых дисперсных потоков

• Автор: Цветова, Екатерина Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Елава 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА , ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Физическая сущность процесса газодинамической температурной стратификации потоков и современное состояние исследуемого
вопроса
1.2. Основные характеристики и особенности движения и теплообмена дисперсных потоков

1.3. Методы моделирования дисперсных потоков

1.3.1. Интегральный метод моделирования

1.3.2. Эйлерово-лагранжев подход в моделировании дисперсного потока

1.3.3. Двухжидкостная модель дисперсного потока
1.3.4. Метод прямого численного моделирования
1.4. Влияние дисперсности потока на коэффициент восстановления температуры при обтекании поверхностей
1.5.Влияние числа Маха на теплоотдачу дисперсного потока
1.6. Перспективные схемы применения дисперсных потоков для повышения эффективности процесса газодинамической температурной стратификации
1.7. Выводы. Цель и задачи исследования
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Система дифференциальных уравнений пограничного слоя и условия однозначности
2.2. Модель турбулентного переноса в дисперсном пограничном слое

2.3. Метод численного интегрирования системы дифференциальных уравнений пограничного слоя и расчёта параметров эффективности газодинамической температурной стратификации
2.4. Расчётная сетка
2.5. Выбор шагов интегрирования и условия устойчивости разностной схемы
2.6. Проблемно-ориентированный программный комплекс для моделирования и исследования процесса газодинамической температурной стратификации
2.7. Проверка адекватности математической модели и расчётной методики
2.8. Выводы
Глава 3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ
3.1. Методика исследования
3.2. Влияние природы газа на эффективность газодинамической температурной стратификации
3.3. Численный анализ процесса газодинамической температурной стратификации в дисперсном потоке
3.4. Оптимизация параметров оребрения рабочей поверхности устройства газодинамической температурной стратификации на дисперсном рабочем теле
3.5. Выводы
Глава 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ
4.1. Применение температурной стратификации при конвективной сушке керамических изделий
4.2. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ БИБЛИОЕРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .. ПРИЛОЖЕНИЯ

Представленные уравнения содержат следующие допущения: взаимодействие частиц друг с другом пренебрежимо мало; турбулентные пульсации несущего потока не учитываются; учитываются только две выше упомянутые силы, действующие на частицу; теплообмен между несущей средой и дисперсной фазой имеет только конвективную составляющую; градиент температур внутри частицы незначителен.
В силу неопределенности корреляционных членов, уравнения достаточно сложны для численного решения. В работе [13J предложены упрощённые зависимости для различных двухфазных потоков.
Квазиравновесное течение с малым пульсационным проскальзыванием второй фазы (Re's < 1) описывается уравнением, которое имеет вид:
: I (
dz zsu0 ' (1.28)
dT'sX _ d'x ~ T sx
dr ~ rsT0 ’ (1.29)
Квазиравновесное течение при значительном пульсационном проскальзывании второй фазы (1 < Re's < 103)) описывается следующими уравнениями:
dulr и' х - и' с
(l+^Re;273), (1.30)
dr tsu0 6 )
dT;x = ^_-Пх^1 + 1Ке,2/зРг1/з^ (L31)

Когда пульсационное и осреднённое межфазное скольжения являются величинами одного порядка, реализуется неравновесное течение: du'sx и' у — и'
= — — (1 + 7 (Res + Rei)z/S). (1-32)
Т.сип V 6 /
(l + ^(Res + Re;)1/2Pr1/3).
dz Lsuo
dTs'x _ T - T's dz zsT
(1.33)