Гидродинамика и горение газовых и двухфазных выбросов в открытой атмосфере

• Автор: Якуш, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 336 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Автомодельный турбулентный термик в атмосфере с переменной плотностью
1.1. Основные закономерности эволюции плавучих облаков и методы их
исследования
1.2. Математическая модель термина в сжимаемой атмосфере
1.3. Численное моделирование термика в экспоненциальной изотермической атмосфере
1.4. Приближенное аналитическое решение
1.5. Выводы
2. Подъем термика и перенос дисперсных примесей в атмосфере
2.1. Математическое моделирование терминов на основе уравнений сжимаемого газа. Прикладные задачи
2.2. Уравнения движения термика с дисперсной примесью
2.3. Начальное состояние запыленного термика
2.4. Автомодельный подъем термика, весовое и тепловое влияние примеси
2.5. Структура всплывающего термика при различной загрузке примесью
2.6. Вынос дисперсной примеси в стратосферу
2.7. Метод расчета течений сжимаемого газа
2.8. Выводы

3. Образование и горение газовых облаков при аварийных выбросах
в атмосферу. Физическая теория
3.1. Аварийные выбросы, их особенности и методы изучения
3.2. Классификация выбросов конечной продолжительности
3.3. Истечение из резервуаров низкого и высокого давления
3.4. Безразмерный вид критерия
3.5. Сравнение с экспериментом
3.6. Влияние задержки воспламенения на режим сгорания топлива
3.7. Коэффициент участия топлива при горении огненного шара
3.8. Примеры использования модели
3.9. Выводы
4. Огненный шар при горении выбросов газового углеводородного топлива
4.1. Математические модели огненных шаров
4.2. Постановка задачи
4.2.1. Основные уравнения
4.2.2. Модель образования и выгорания сажи
4.2.3. Модель переноса излучения
4.3. Определяющие параметры
4.4. Горение огненного шара: расчет без учета излучения
4.5. Горение излучающих углеводородных шаров
4.6. Структура радиационного поля в огненном шаре
4.7. Тепловые потоки и оценка воздействия огненного шара
4.8. Метод расчета существенно дозвуковых течений
4.8.1. Приближение малых чисел Маха
4.8.2. Решение эллиптических уравнений
4.8.3. Расчет тепловых потоков методом Монте-Карло
4.9. Выводы

5. Горение облаков углеводородных топлив при двухфазных выбросах
в атмосферу
5.1. Образование облаков аэрозолей при выбросах в атмосферу
5.2. Основные уравнения
5.3. Модель дисперсной фазы
5.4. Начальные и граничные условия
5.5. Определяющие параметры при двухфазных истечениях
5.6. Эволюция двухфазного облака без зажигания
5.7. Огненный шар при зажигании двухфазного выброса
5.8. Масштабные эффекты при горении двухфазных выбросов
5.9. Выводы
Заключение
Литература
Список обозначений

Глава 1. Автомодельный термин

го размера 0<г<6, -3<5<9и0<г<8, -4<5<14. Изменение расчетной области отражалось в основном на положении внешних линий тока, при этом как структура термика, так и его положение (в частности, координата верхней кромки) менялись крайне незначительно. Так, разность координат верхней кромки 3*, полученных в основной и промежуточной областях, составляла всего 1 %, а в основной и наибольшей областях — 2%. Максимальные значения избыточной температуры 9 отличались от полученных на основной сетке на 2% при решении в промежуточной и 2,6% при решении в наибольшей областях, максимальные значения функции тока отличались в пределах 2,5 и 5%. Таким образом, размеры расчетной области были достаточными чтобы свести к минимуму влияние свободных границ.
Рассмотрим теперь результаты, полученные при числе Грасгофа Сг = 400 и числе Прандтля Рг = 1. При таких параметрах автомодельная координата верхней кромки термика совпадает с наблюдаемой в экспериментах [17]. На рис. 1.2 представлена рассчитанная структура термика в момент времени т — 0, соответствующий подъему автомодельного термика в несжимаемой атмосфере. Сплошные изолинии, соответствующие безразмерной избыточной температуры 9, построены на уровнях 0,1, 0,2, ... 0,9 от максимальной температуры 0тах = 4,62. Штриховыми линиями представлены изолинии функции тока Ф (0,1, 0,2
С ростом т термик продвигается во все более разреженные слои атмосферы. Структура плавучего облака и вертикальное распределение плотности атмосферы при т = 1 показаны на рис. 1.3 (9тах = 4,82, Фтах = 0,30, = 4,34). Анало-
гичные распределения при г = 2 приведены на рис. 1.4 (9тах = 4,59, Фтах = 0,26, = 4,53). К этому моменту плотность атмосферы на уровне верхней кромки облака