Нелинейные эффекты в диффузионном слое жидкости

• Автор: Скурыгин, Евгений Федорович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 197 с. : ил.

Введение Часть 1.

Принципы описания межфазного массопереноса в условиях хаотической конвекции

Глава 1. Уравнения механики многокомпонентных смесей.

1.1.1. Уравнения сохранения массы

1.1.2. Молекулярная диффузия и и закон Фика.

1.1.3. уравнения движения смеси.

Глава 2. массоперенос в пристенном турбулентном диффузионном слое Глава 3. Диффузионно конвективная неустойчивость на границе газ жидкость
Часть 2.

Нелинейные эффекты пристенного турбулентного

массопереноса

Глава 1. Пространственно временные флуктуации концентрации пассивной примеси в диффузионном слое жидкости 4
2.1.1. Формулировка проблемы 4
2.1.2. качественная картина явления
2.1.3. поведение смешанного коррелятора пульсаций концентрации и скорости при больших значениях временного аргумента.
2.1.4. замкнутое уравнение для коррелятора Б
произвольного порядка
2.1.5. вывод замкнутого уравнения для коррелятора
пульсаций концентрации
2.1.6. выводы
Глава 2. Флуктуационные характеристики турбулентного массопереноса условиях диффузионного слоя постоянной толщины.
2.2.1. формулировка проблемы.
2.2.2. Пульсации концентрации в диффузионном слое
постоянной толщины
2.2.3. Пульсации плотности потока вещества
2.2.4. Временная корреляция пульсаций потока на электроде большого размера
2.2.5. Взаимный спектр турбулентных шумов протяженных электродов.
2.2.6. выводы.
Глава 3. Турбулентный массоперенос в развивающемся диффузионном слое.
2.3.1. Средний массопереноса в развивающемся диффузионном слое.
2.3.2. Пульсации концентрации в развивающемся диффузионном слое
2.3.3. Численное решение задачи о пульсациях потока массы на микроэлектроде
2.3.4. Выводы
Глава 4. Массоперенос к поверхности дискового электрода в условиях хаотического размешивания электролита.
2.4.1. Средний массоперенос к поверхности дискового 2 электрода
2.4.2. Спектр автокорреляции пульсаций потока массы к поверхности дискового электрода в условиях хаотического турбулентного течения электролита
2.4.5. Выводы
Приложение1. Расчет функции ц2х
Приложение 2. Расчет функции х
Часть 3.
Конвективная неустойчивость Марангони в сложных процессах массопереноса на границе
газ жидкость
Глава 1. Конвективная неустойчивость Марангони в совмещенном процессе десорбции и испарения 1 8
3.1.1. Десорбция и испарение в диффузионном режиме
3.1.2. Уравнения для возмущений
3.1.3. Анализ устойчивости тепломассопереноса относительно малых возмущений
3.1.4. Выводы.
Глава 2. О конвективной неустойчивости Марангони в процессе
8 абсорбции, сопровождающейся ооъемнои химической реакцией
3.2.1.Формулировка проблемы
3.2.2. Качественный анализ 2 3.2.3.Численное решение спектральной задачи для
малых возмущении в процессе хемосорбции
3.2.4. Выводы.
Основные выводы диссертации.
Литература


Напротив, на свободной поверхности пульсации скорости не обращаются в ноль, они полностью снимают диффузионные ограничения массопереноса 3. В диссертации рассматриваются условия возникновения поверхностной конвекции в сложных процессах массопереноса. ПРИНЦИПЫ ОПИСАНИЯ МЕЖФАЗНОГО МАССОПЕРЕНОСА В УСЛОВИЯХ ХАОТИЧЕСКОЙ КОНВЕКЦИИ Гпава 1. Уравнения механики многокомпонентных смесей смесей. Описание процессов массопереноса обязательно включает в себя уразнения сохранения массы, уравнения движения, а если процесс сопровождается потоками тепла, то уравнения теплопереноса и другие соотношения. В настоящей главе рассматриваются основные уравнения механики многокомпонентной смеси. Уравнения сохранения массы. В механике сплошной среды смесь из п компонентов представляется совокупностью п континуумов, заполняющих один и тот же объем, занятый смесью. Для каждого из этих компонентов вводится своя плотность и своя скорость. Обозначим их через р1в. V, каждая из которых относится к своему континууму. Кроме п плотностей и п скоростей компонентов смеси можно ввести одну плотность р и одну скорость V смеси как целого. Р 1. У 1. РккУ 1. Поток диффузии определяется законами физики смеси. Ъг 0 1. Пу кк сИу 1. Величины кк определяются из химии. Иу v 0 1. ИкСку ску. Ик1, 1. V. ССк 1. V, среднемольная скорость смеси, С мольная плотность смеси. Молекулярная диффузия и закон Фика. Рассмотрим уравнения сохранения массы для смесей в процессах с молекулярной диффузией без химических реакций. Законы молекулярной диффузии наиболее просто описываются для бинарных смесей, когда присутствуют всего два компонента. Ш О2, 1. Закон Фика справедлив при отсутствии значительных градиентов температуры и давления 1, , . Для газовых смесей коэффициент диффузии зависит от температуры и давления, для жидких смесей так же от концентрации компонента. Я2тСУх2, 1. СкС к1,2 1. С2д1ЧУС РС где V. Недостатком закона Фика является бесконечная скорость распространения зещества. Учет конечной скорости приводит к релаксационному уравнению для потока , . Фика к процессам молекулярной диффузии. Многокомпонентная диффузия в газовой среде хорошо описывается более сложной системой уравнений Стефана Максвелла 4 . Диффузия в разбавленной смеси. В случае, когда в избытке присутствует только один основной компонент, а концентрации других компонентов малы, при решении задач массопереноса используют следующие упрощения. ОкрУшк, к2 . Где 0к коэффициент диффузии кго компонента. ЯУРрк 0 1. V и среднемассовой скоростью V. ЛкЛУ Рск 0, 1. Уравнение движения смеси. V среднемассовая скорость смеси. В этих предположениях движение смеси описывается уравнениями Навье Стокса в приближении Буссинеска . Чр уУгртъТТа Рсс 1. Иу V 0, 1. ТхТ 0, 1. Где х температуропроводность жидкости. Модель пассивной примеси. Под пассивной примесью понимается вещество, содержащееся в потоке в небольшой концентрации, так что его присутствие не оказывает влияния на поле скорости потока. В этом случае задачу массопереноса можно ставить при заданном поле скорости жидкости. Такая модель широко используется для моделирования массопереноса на границе жидкость твердое тело. При этом в случае турбулентного течения жидкости описание переноса даже пассивной примеси встречает принципиальные трудности. В случае массопереноса на границе газ жидкость модель пассивной примеси неприменима. Сама свободная граница жидкости является активным элементом, вызывающим движение жидкости. Вопросы возникновения поверхностной конвекции в системах газ жидкость рассмотрены в главе 3. Глава 2. Массоперенос в пристенном турбулентном диффузионном
Перенос примеси, содержащейся в потоке в небольшой концентрации пассивная примесь описывается известным уравнением конвективной диффузии 1. УсЪУс0 1. V вектор скорости жидкости, О коэффициент молекулярной диффузии, время. V их пульсации, г обозначает радиус вектор точки пространства, символы обозначают статистическое осреднение. Описание турбулентного массопереноса включает в себя определение как средних значений поля концентрации и потока вещества, так и статистических характеристик их пульсационных составляющих. УсОУ2с У у сV 1.