Численное моделирование процессов неравновесной кристаллизации и плавления частиц в сверхзвуковых неизобарических струях

• Автор: Цимбалюк, Александр Федорович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 109 с. : ил.

РЕФЕРАТ
Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, библиография 131 наименование.
Ключевые слова: ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, УРАВНЕНИЯ ЭЙЛЕРА,
УРАВНЕНИЕ КОЛМОГОРОВА, СВЕРХЗВУКОВЫЕ НЕИЗОБАРИЧЕСКИЕ СТРУИ, ДВУХФАЗНЫЕ ТЕЧЕНИЯ, ГЕТЕРОГЕННЫЕ ПОТОКИ, МЕТОД ГОДУНОВА, СТАЦИОНАРНЫЙ АНАЛОГ МЕТОДА ГОДУНОВА, ДИСКРЕТНО - ТРАЕКТОРИИ Й МЕТОД, НЕРАВНОВЕСНАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ, ПЛАВЛЕНИЕ, АМОРФИЗАЦИЯ.
Работа посвящена математическому моделированию течения смеси идеального (невязкого, нетеплопроводного ) калорически совершенного газа и сферических частиц в сверхзвуковых соплах и истекающих из них струях с учетом неравновесной кристаллизации и плавления материала частиц.
Во введении формулируется цель, излагается краткое содержание диссертационной работы и отражается степень апробации работы.
В первой главе дается характеристика объекта исследования, приводится краткий обзор основных подходов к расчету двухфазных течений в неизобарических струях с учетом фазовых переходов, а также основных физико-математических моделей, используемых для описания неравновесной кристаллизации. В выводах этой главы обосновывается актуальность темы диссертационной работы.
Вторая глава посвящена физической и математической постановке задачи и описанию численных методик, разрвитых в диссертации для её решения.
В третьей главе приводятся результаты решения задачи о кристаллизации и плавлении части в поле течения затопленной неизобарической гетерогенной струи, задачи о вводе жидкой частицы через границу струи и задачи о взаимодействии двух плоских неизобарических струйных потоков с целью получения аморфных (стеклообразных) порошковых материалов.
В заключении сформулированы основные выводы и результаты работы.

СОДЕРЖАНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1 МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕРАВНОВЕСНЫХ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В ДВУХФАЗНЫХ
ПОТОКАХ
1.1 Современное состояние математического моделирования сверхзвуковых неизобарических двухфазных
струй
1.2 Физико-математические модели кристаллизации частиц_
2 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ МЕТОДЫ ЕЁ
РЕШЕНИЯ
2.1 Основные уравнения
2.2 Расчет сопла, разностная схема метода Г оду нова
2.3 Расчет сверхзвуковых течений. Стационарный аналог метода Годунова и его модификация на характеристические сетки, адаптирующиеся к направлении! вектора скорости
потока
2.4 Расчет частиц. Дискретно - траекторный метод
3 КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И ПЛАВЛЕНИЕ ЧАСТИЦ В СОПЛЕ ИСТЕКАЮЩЕЙ ИЗ НЕГО НЕИЗОБАРИЧЕСКОЙ СВЕРХЗВУКОВОЙ СТРУЕ
3.1 Оценка необходимой скорости охлаждения для аморфизации различных материалов
3.2 Численное моделирование течения газа и сферических части АОз в сверхзвуковом сопле и истекающей из него слабо неизобарической струе

3.3 Численное моделирование течения газа и сферических частиц А120з в сверхзвуковом сопле и истекающей из него сильно недорасширенной струе
3.4 Ввод капли расплава через границу сверхзвуковой струи
3.5 Взаимодействие двух плоских сверхзвуковых неизобарическ струй
4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
1 ПРИЛОЖЕНИЕ

1(Т„)=38,(Тр)ехр
Зжа3цв(Т„)
кУс ,
(2.12.)
и(Тр)
АсТ„
Зяа-цв(Т)

ДТ,ДН„
(2.13)
Здесь Я0 - универсальная газовая постоянная; f - доля поверхности кристалла, доступная для его роста.
Зависимость для стационарной скорости зародышеобразования бралась в виде [63]
кТрМу
з.„(Тр)
Зтга0рв(Тр)

А Г,2 Т
(2.14)

,Т,. :
(2.15)
В качестве зависимости вязкости от температуры при кристаллизации бралась модифицированная формула Фогеля — Фулчера (1.5)
Формулы (2.12-2.15) записаны в размерном виде.
Будем считать, что в (1.13) Г-1 для атомно-шероховатой
поверхности кристалла, а для атомно-гладкой (в основном сплавы) [63]