Моделирование пористой структуры и массопереноса в порошковых проницаемых материалах с учетом нелинейных структурных эффектов

• Автор: Крючков, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1994
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 250 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ГЛАВА ПЕРВАЯ ДИСПЕРСНЫЕ И ПОРИСТЫЕ СИСТЕМУ

1.1. Общие характеристики и учет статистических особенностей при определении дисперсности

и пористой структуры

1.2. Моделирование процессов седиментации для

расчета дисперсного состава порошков

1.3. Моделирование процессов дренажа для расчета параметров пористой структуры проницаемых материалов..

1.4. Структурные параметры засыпок и пористых материалов из монодисперсных поропков.

1.5. Пористая структура монодисперсныхпроницаемых материалов

ГЛАВА ВТОРАЯ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛАХ
2.1. Фильтрационный массоперэнос в пористых
влажных материалах.
2.2. Гидродинамические параметры пористых форм и анализ кинетики шликерного литьяна монокапиллярной модели
2. 3. Моделирование поля давлений в отливке на
монокапиллярной модели..
2.4. Поликапиллярная модель длямоделирования процессов капиллярной пропитки и .дренажа. .
2.5. Фильтрационное обезвоживание пористых материалов
3
ГЛАВА ТРЕТЬЯ ПАРАМЕТРЫ СТРУКТУРЫ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ТЕОРИИ ПЕРКОЛЯЦИИ
3.1. Статистическое описание процесса массопереноса в пористых средах, осложненного капиллярными эффектами
3.2. Пористая структура кавернозных материалов
3.3. Перколяционныэ характеристики зернистых сред.
3.4. Обобщенная теория перколяции для анализа структуры и свойств пористых и
композиционных материалов.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СЕОЙСТВ
ПОРИСТЫХ И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Структурные особенности решеток, образуемых
в процессе кристаллизации дисперсной фазы.
4.2. Метод расчета порогов перколяции для моделирования
пористых и композиционных материалов
4.3. Оценка степени неоднородности пористой структуры
проницаемых материалов
4. 4. Кластерная модель структуры порошковых материалов
4. 5. Структурый анализ матричных порошковых и
композиционных материалов.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Эго относится не только к миз:росз:о-пичеезепм методам, но и к методам, связанным с использованием мас-соперенссиых процессов. ЕОДОЕОЗДУШОЙ поромэтрии со ступенчатым подъемом давления воздуха перед настенным хидкостьа образцом, ка каждой ступени давления воздух мохэт проходить только через капилляры из которых вытеснена хидкость. Примем, что расход Бездуха через открывающиеся на 1-й ступени капилляры равен нуля и выразим расход воздуха на і-й ступени подъема давления ? Зі+1=<і? ССЗ? ГЭ,1> “Уі =""з і і ‘' і1 к * где дС^- расход воздуха ка 1-й ступени через і-а группу капилляров с эффективным радиусом г3 ^ ї^- число капилляров в этой группе, р - вязкость воздуха, 1К= її - длина капилляров, Рк і-капиллярное давление капилляров і-й группы, дУ. Qi*l- Qt = C(Pi+1- Pt)/(8»il| )3 2 UVjr§ М. Преобразуя и вычитая (1. При i=l выражение (1. Ayi= Q? P2 - Pa). AVi0 « дVi / E V, , y,(Y) = E Vi0 . D^g/(i 8. D - седимектацпонный диаметр частицы твердой фазы, ? Интегрированием выражения (1. OUil/re . Г»2лП Г* -! Pw/ Ь ? TT^w вместо расхода воздуха фигурирует масса осадка М, а вместо давлений воздуха и комплекса 8/Л. Уг? Расчетные выражения (1. С1. Мы не будем здесь на кем останавливаться, так как этот подход будет рассмотрен в разделе 1. Поскольку выражения (1. Ь время завешивания осадка з первой (второй) жидкости, р1(2) “ вязкость первой (второй) дисперсионных жидкостей, Н -высота столба жидкости над чзшечкой, рдц) и Од 1 - плотность и размер частиц 1-й фракции минерала А, ? К=(1°К/е)0,5, Ба=[^/(рд- р^]0’5, Бд=[^2/(^а- ро)]0'? Р1(2)“ плотность первой (второй) дисперсионных жидкостей. Мр < = М, - М| , = (1. Мд | - М1. М0 , (1. М1+1 . Последняя методика неприменима к определению параметров пористой структуры проницаемых материалов способом водовоэдушной порометрии, поскольку аналогия между процессами седиментации и дренирования неполная. Процесс дренирования принципиально отличается от седиментации проявлением в нем перколяционных эффектов, которые могут вносить большую погрешность в методики определения параметров пористой структуры, чем рассмотренные выше статистические особенности (они будут рассмотрены подробно е третьей главе). Определение дисперсного состава порошковых масс и шликеров является важной контрольной операцией в производстве, поэтому повышению точности их дисперсного анализа уделяется большое внимание. Точность широко используемого, например в керамическом производстве, седпментацпонного анализа в значительной степени определяется методом обработки экспериментальных кривых, причем считается С 1. В предыдущем разделе был описан метод обработки седиментаци-онных кривых, полученных е гравитационном поле, позволяющий снизить трудоемкость и повысить надежность определения дифференциальной характеристики дисперсного состава порошковых материалов. Однако на практике выявилась зависимость устойчивости алгоритма обработки экспериментальных данных от аппаратурной погрешности используемых приборов вследствие применения в рассчетных выражениях малых величин разнести экспериментальных значений массы осевших частиц в определяемые моменты времени. При этом для некоторых фракций могут получаться отрицательные значения их массы, например С1. Зтот же недостаток проявляется и в порометри-ческом анализе. Еыше было показано, что при дискретизации седиментацпонной или порометрической кривых ка интервалы, не должно быть интервалов с нулевыми значениями массы частиц (объема пор). Простое укрупнение интервалов может привести к необоснованной потере части полученной информации, что нежелательно. Рассмотрим с этой целью использование интегральной характеристики частиц по размерам. При ее определении появляется возможность избежать использования малых величин разности экспериментальных значений и, тем самым, избежать усложнения алгоритма вычислений. Ниже проводится анализ обработки кривых седиментации с получением дифференциальной и интегральной зависимостей. С1. ГСО, 1<кп. М1 за соответствующее время ^ , определяется их долей и отношением ^ к времени полного оседания 1-х фракций Ц. Мз/Ь3= 0^+ Г? Ьо + +. По выражению (1.