Исследование процессов изменения фазового состояния и физико-химических превращений в жидких топливах при воздействии концентрированных потоков светового излучения

• Автор: Высокоморная, Ольга Валерьевна
• Шифр специальности: 01.04.07, 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Современное состояние проблемы исследования физикохимических процессов, протекающих в конденсированных веществах при воздействии концентрированных потоков светового излучения и в жидких топливах при

воздействии локальных источников энергии

Глава 2. Постановка задачи моделирования изменения фазового состояния и физикохимических превращений в жидких топливах при воздействии концентрированных потоков светового излучения.

2.1 Физическая постановка.

2.2 Математическая модель.

2.3 Метод решения.

2.4 Решение уравнения энергии.

2.5 Решение уравнений теплопроводности

2.6 Решение уравнения диффузии

2.7 Решение уравнения Пуассона

2.8 Постановка граничных условий для уравнения вектора вихря скорости
2.9 Решение уравнения завихренности.
2. Оценка достоверности полученных результатов
2. Алгоритм решения задачи
2. Решение тестовых задач.
Одномерный теплоперенос в плоской бесконечной пластине с фазовым переходом на границе испарение материала
Задача теплопроводности для плоской бесконечной пластины с химической реакцией в материале термическое разложение
Задача теплопереноса в плоской бесконечной пластине с нелинейными граничными условиями излучение на
границе.
Двумерный теплоперенос в однородной пластине
Движение жидкости в полости с подвижной верхней крышкой
Естественная конвекция в замкнутой прямоугольной области
Глава 3. Исследование физикохимических процессов, протекающих в жидких топливах при воздействии концентрированного потока светового
излучения
3.1 Анализ влияния параметров потока светового излучения на условия реализации фазового перехода, физикохимических превращений
и характеристики зажигания
3.2Влияиие поглощения энергии излучения парогазовой смесью на условия реализации фазового перехода, физикохимических
превращений и характеристики зажигания
3.3 Анализ влияния параметров системы концентрированный поток светового излучения жидкость воздух на условия реализации фазового перехода, физикохимических превращений
и характеристики зажигания,,
3.4Влияние распределения плотности энергии концентрированного потока светового излучения на условия реализации фазового перехода, физикохимических превращений и характеристики
зажигания.
3.5Решение задачи моделирования физикохимических процессов, протекающих в жидком топливе при воздействии концентрированного потока светового излучения в декартовой
системе координат.
Заключение.
Литература


В последнее время вс более широкое применение как в лабораторных исследованиях, так и в промышленности например, для обработки и резки металлов получает лазерная техника. Как известно, лазерное излучение характеризуется высокой концентрацией энергии в малом объме, что позволяет сделать предположение о высокой пожарной опасности такого вида излучения. Анализ механизмов воспламенения конденсированных веществ 2
показывает, что основную роль при создании условий для зажигания играют процессы изменения фазового состояния и физикохимических превращений в зоне воздействия пучка излучения на пожароопасную жидкость. Закономерности протекания физикохимических процессов при воздействии различных источников излучения на тврдые конденсированные вещества достаточно полно исследовались в работах , . Но аналогичные процессы, протекающие при воздействии концентрированного потока светового излучения на жидкое конденсированное вещество, пракгически не изучены. В то же время теоретическому и экспериментальному исследованию процессов зажигания жидких конденсированных веществ уделяется не так
много внимания. Это, очевидно, связано с сложностью газофазных моделей воспламенения горючих жидкостей по сравнению с тврдофазными, традиционно используемыми для теоретического исследования процессов воспламенения тврдых конденсированных веществ . Следует отметить, что воспламенение жидкостей протекает при взаимном влиянии тепловых, химических и гидродинамических процессов 1. Скорости процессов воспламенения определяются интенсивностью гепломассопереноса в газовой области над поверхностью жидкости, теплопроводностью жидкого конденсированного вещества, кинетикой процессов испарения и воспламенения жидкости, площадью зоны действия и мощностью излучения, коэффициентом поглощения излучения парогазовой смеси и рядом других факторов 1, . Для изучения основных закономерностей процессов горения жидких топлив выполнялись теоретические и экспериментальные исследования горения капель этих топлив 1, . Особое внимание при изучении
процессов воспламенения и горения капель жидкостей уделялось кинетическому моделированию. Менее детально рассматривались процессы тепломассопереноса. Однако для правильного понимания и объяснения основных закономерностей зажигания и горения капель жидкостей необходим тщательный анализ совокупности физикохимических процессов, отдельных механизмов, стадий и всего исследуемого процесса в целом. В результате этого анализа, очевидно, станет возможным наиболее полное описание механизмов зажигания и горения капель жидких топлив. На основе результатов теоретического анализа этих процессов можно установить закономерности протекания физикохимических процессов в жидких топливах при воздействии на них концентрированных потоков свегового излучения. Основным показателем эффективности применения этих способов является минимизация времени задержки зажигания топлива. Для решения этой проблемы можно использовать результаты работ, в которых предприняты попытки разработки технологии зажигания газовой и парогазовой смесей накаленными телами. Исследовались процессы зажигания предварительно перемешанных природного и городского газов с воздухом металлическими нагретыми телами различной конфигурации . Считалось, что состав смеси остатся неизменным. Однако на практике при воспламенении жидкостей процессы диффузии, конвекции и смешения паров горючего с окислителем в окружающем воздухе протекают параллельно и продолжаются с момента начала нагревания жидкости до е полного выгорания. Экспериментальное исследование таких процессов требует использовалия высокоточнойизмерительной техники, больших затрат ресурсов и времени. В ряде случаев такие исследования вообще невозможны вследствие малых значений размеров зон воспламенения и времн задержки зажигания. При исследовании процессов воспламенения необходимо рассматривать области малых размеров с большим градиентом температур, концентраций горючего и окислителя 2. По этим причинам теоретическое исследование физикохимических процессов в жидких конденсированных веществах при воздействии
концентрированных потоков светового излучения является акгуальной, не решенной до настоящего времени задачей.