Математическое моделирование и параметрическая идентификация процессов физико-химической гидродинамики в высокотемпературной вискозиметрии

• Автор: Елюхина, Инна Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 219 с. : ил.

Введение
ГЛАВА 1. ПРОВЕРКА СОГЛАСОВАННОСТИ ВИСКОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ В МЕТОДЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

1.1. Развитие теории крутильноколебательного вискозиметра

1.2. Математическое введение в метод измерения

1.3. Особенности восстановления вязкости

1.4. Одновременное измерение

вязкости и плотности жидкости.

1.5. Пространственные течения жидкости в вискозиметре.

ГЛАВА 2. ТЕОРИЯ КРУТИЛЬНОГО ВИСКОЗИМЕТРА ДЛЯ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

2.1. Вискозиметр, заполненный реостабильными жидкостями

2.2. Исследование жидкостей с упругостью

2.3. Выбор реологической модели и
определение ее коэффициентов
2.4. Идентификация неньютоновского поведения жидкометаллических систем.
2.5. Метод вынужденных колебаний
ГЛАВА 3. ВОЗМОЖНОСТИ ВИБРАЦИОННОГО МЕТОДА ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ
3.1. Метод и его математическая формулировка.
3.2. Особенности движения зонда и жидкости
и способы оценки свойств.
3.3. Комментарии к традиционной теории
метода затухающих колебаний.
3.4. Оценивание неньютоновских свойств
нестационарным методом
3.5. Маятниковый вискозиметр
ГЛАВА 4. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ
НЕНЫОТОНОВСКИХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
4.1. Цели и задачи параметрической идентификации
4.2. Постановка задач исследования
4.3. Наблюдаемость и идентифицируемость
модели поданным эксперимента
4.4. Реализация процедуры идентификации
4.5. Определение точности и проверка адекватности модели
Библиографический список
Приложение 1. Сопряженные задачи
высокотемпературной вискозиметрии
Приложение 2. Вискозиметрические уравнения
крутильноколебательного метода.
Приложение 3. Методы измерения свойств
высокотемпературных жидкостей.
ВВЕДЕНИЕ


Для вибрационного вискозиметра методами моделирования экспериментов п. В приложении 3 рассмотрены иные возможные для исследования высокотемпературных сред методы и выполнена интерпретация опытных данных в рамках нелинейно вязкопластичного поведения жидкости в капиллярном вискозиметре. В четвертой главе обсуждены вопросы исследования физических систем по данным экспериментов и продемонстрировано приложение разработок на примере вибрационного вискозиметра. Развиты корректные методы параметрической идентификации процессов высокотемпературной вискозиметрии, в общем случае описываемых нелинейными дифференциальными уравнениями в частных производных п. ГЛАВА 1. Техника крутильных колебаний используется для изучения свойств различных классов жидкостей, прежде всего, высокотемпературных расплавов полупроводников, солей, чистых жидких металлов и их сплавов, например, , i, II, i, суперсплавов и пр. Основным элементом
таких систем является а полый сосуд, заполненный 2Н исследуемой жидкостью и находящийся в вакууме, газе или жидкости, или б диск или круговой Рис. Схема метода цилиндр в общем случае тело произвольной геометрии, погруженные в жидкость, и как вариант диск, помещенный между двумя фиксированными параллельными пластинами в жидкости. Точный анализ уравнений движения в этих случаях можно найти в работах Ньюэлла Г. Ф. Неуе в. Б. и коллег 2,3, 0, 2, 6. Рассмотрим внутреннюю гидродинамическую задачу. Вискозиметр представляет собой заполненный жидкостью 1 рис. Техника характеризуется относительной простотой конструкции и эксплуатации и представляется наиболее подходящей для изучения вязкостных свойств агрессивных субстанций. Подавляющее большинство исследований жидкометаллических систем выполнено именно этим методом до х г. Метод позволяет работать с образцами небольшого объема, что дает возможность повысить качество экспериментов, например, степень изотермичиости, осуществлять термоизоляцию в большом интервале температур, а аппаратное обеспечение метода позволяет создать над средой инертную атмосферу для предотвращения разложения образца. Функции зонда выполняет сам содержащий расплав тигель, что сводит к минимуму присутствие в высокотемпературной зоне измерительной установки какихлибо других элементов ее конструкции. Подобная задача о крутильных колебаниях впервые была рассмотрена Гельмгольцем Г. Н. и Петровским Г. Мейер О. О. г. Для тигля с произвольным геометрическим соотношением расчетные формулы, корректные для определенного диапазона параметров, без учета собственного затухания подвесной системы впервые получены Окайей Дж. Хасегавой М. Швидковский Е. Г. г. Несколько вариантов аналитического решения для крутильноколебательного вискозиметра найдено Кестином Дж. Ньюэллом Г. Ф. г. В этих моделях учтены особенности течения жидкости вблизи торцовых поверхностей, что позволило исключить связанные с этим методические ошибки, возникающие во всех предшествующих методиках кроме исследования сферы, где известны относительно простые и точные решения. Построенные зависимости послужили основой при создании упрощенных рабочих уравнений Гроувелом Дж. М. v и Кестином Дж. Рабочие зависимости Роско Р. США, Англии, Японии см. Обзор различных упрощенных форм вискозиметрических уравнений выполнен в 2, 4, 0. В связи с развитием вычислительной техники целесообразно проводить расчеты на основе точных решений из 2, 2. Такие вискозиметрические течения использованы при новых постановках задачи для изучения свойств двух разнородных несмешивающихся жидкостей 4 и для измерения вязкости бинарных жидких смесей около их критической точки 1. Основные параметры вискозиметрического эксперимента см. При заполнении тигля образцом массой А, вопервых, вследствие увлечения ее движущимися ускоренно стенками цилиндра возрастает эффективный момент инерции подвесной системы и увеличивается период колебаний г гГо, а вовторых, растет скорость затухания колебаний , вследствие дополнительной диссипации механической энергии системы, обусловленной вязким трением между подвергаемыми сдвигу слоями жидкости.