Математическое моделирование явлений переноса малоконцентрированных газовзвесей в проточных элементах технических систем

• Автор: Феоктистов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ МАЛОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОЛИВЗВЕСЕЙ В ИСКРИВЛЕННЫХ КАНАЛАХ
1.1 Особенности математического моделирования движения воздушных потоков в искривленных каналах

1.2Анализ существующих математических моделей движения поливзвесей

1.2.1 Статистический подход

1.2.2 Феноменологический подход

1.2.3 Дискретный подход

1.3 Системы аспирации и ЦПУ предметная область применения математического моделирования

1.4 Выводы и задачи исследования .

2 СИНТЕЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ МАЛОКОНЦЕИТРИРОВАННЫХ ПОЛИВЗВЕСЕЙ В ИСКРИВЛЕННЫХ КАНАЛАХ
2.1 Обоснование комплекса допущений, принимаемых при разработке математических моделей движения полидисперсных малоконцентрированных поливзвесей
2.2 Математическая модель движения дисперсионной фазы в колене
2.3 Математическая модель движения одиночной частицы в газовом потоке
2.4 Разработка математической модели движения малоконцентрированной поливзвеси в колене
2.5 Выводы
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ ПОЛИВЗВЕСИ В КОЛЕНЕ
3.1 Численное интегрирование системы дифференциальных уравнений
3.1.1. Численное интегрирование уравнений НавьсСтокса
3.1.2. Численное интегрирование уравнений движения частицы
3.2 Анализ движения газовой среды в колене
3.3 Методика определения потерь давления в колене
3.4 Анализ влияния конструктивнорежимных параметров и физикомеханических свойств дисперсных материалов на гидравлическое сопротивление колена
3.5 Выводы
4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ФАСОННЫХ ЧАСТЕЙ ТРУБОПРОВОДОВ И ЕЕ ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
4.1 Комплекс программ для определения параметров движения газовзве
си в колене
4.2 Разработка методики инженерного расчета параметров движения газовзвеси в колене
4.3 Инженерный расчет системы трубопроводов при движении малокон
центрированных поливзвесей
4.4 Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Г., определившим направление исследований, профессору Логачеву И. Н. и доценту Овсянникову Ю. Г. за ценные научные и практические рекомендации. Пусть необходимо исследовать некоторую совокупность 5 свойств реального объекта А математическими методами. Для этого выбираем «математический объект» А ’ - систему уравнений, дифференциальных уравнений и т. В этих условиях А ’ называется математической моделью объекта/! Рис. Математика применяется не непосредственно к реальному объекту, а к его математической модели. В общих чертах схема этого применения показана на рис. Исходя из реального объекта, формулируются физическая модель объекта; такую модель называют содержательной. При построении содержательной модели формулируются и соответствующие гипотезы (постулаты). Второй этан состоит в изучении математической модели, т. Это изучение проводится в рамках математики, но имеется и одна важная особенность. Все элементы математической модели (в частности, все участвующие величины) являются как бы метками соответствующих реальных элементов. Это дает возможность в процессе решения математической задачи привлекать дополнительные сведения (штриховые стрелки на рис. Получив решение математической задачи, нужно его проанализировать, разобраться в его реальном смысле и сделать выводы. В этом состоит третий этап - этап интерпретации (истолкования) результата исследования математической модели. Описанные этапы тесно связаны между собой, и их расчленение является до некоторой степени искусственным. При проведении математического исследования или интерпретации решения может понадобиться уточнить или даже существенно изменить математическую модель []. В настоящее время при анализе динамики малоконцентрированных поливзвесей, движущихся в ограниченном объеме, в первую очередь определяют поведение несущей части потока (дисперсионной фазы) [7,]. Для описания динамики движения дисперсионной фазы (газа) необходимо знать распределение скоростей и давления в рассматриваемом объеме. Различают два режима течения газа - ламинарный и турбулентный []. Для каждого случая существует некоторый диапазон критических значений чисел Яекр, при которых происходит переход от одного режима течения к другому. Яе (рис 1. Простой моделью поведения газа при повороте потока на величину тупого угла является косой скачок уплотнения (рис. Изменение количества движения массы газа происходит только в нормальном направлении к плоскости АС. Касательные составляющие скорости течения газа вдоль плоскости АС равны друг другу: У/т= У2т= Ут. Рис. Рис. В направлении, нормальном к плоскости АС, давление изменяется от р перед плоскостью до давления р2 за ней. Таким образом, в косом скачке уплотнения возникает потеря давления, обусловленная уменьшением кинетической энергии. При движении газа в повороте трубопровода возникают эффекты, связанные с наличием второй ограничивающей поверхности с пониженным давлением: вихреобразование, срыв потока. Согласно этому рассмотрение конечных по диаметру колен в виде косого скачка уплотнения неприемлемо [2, ]. Рис. Профили скоростей и давления в колене и в прямом участке за ним: 1 - вихревая область у внутренней стенки; 2 - вихревая область у внешней стенки; - скорость; - давление. В изогнутых трубах и каналах скорость потока соответственно будет меньше у внешней стенки и больше у внутренней (рис. Величина коэффициента сопротивления изогнутых труб и структура потока в них изменяются под влиянием как факторов, определяющих степень турбулентности потока и форму профиля скоростей на входе, так и геометрических параметров трубы. Рис. Рис. Интенсивность вихреобразования и сопротивление изогнутой трубы (канала) тем значительнее, чем больше угол поворота [, , ]. Ь0 =г0/Ь0 +0,6 (1. Г/Ь0=г0/Ь0+,0. На рисунке 1. ПЛОСКИХ ОТВОДОВ С ? ВЫСОТЫ к ширине О(/Ь0 = 2,4 от относительного радиуса закругления внешней стенки г//Ьо при различных значениях относительного радиуса закругления внутренней стенки гс/Ьо [, ]. Рис. V /1 / 1 / ! V . ГДС 4тр =Л— вычисляется как ? I - длина колена или отвода, взятая по оси.