Моделирование нестационарного конвективного тепломассопереноса в горизонтальной закрытой газожидкостной цилиндрической емкости

• Автор: Трошин, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 114 с. : ил

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
х, у, г - декартовые пространственные координаты; г, ф, г — цилиндрические пространственные координаты; q - плотность теплового потока;
X - коэффициент теплового потока;
I - время;
Д1:, Дх, Дф - расчетные интервалы дискретизации времени и пространственных координат;
И, \', V - проекции вектора скорости на оси г, ф, 7 соответственно;
Р, Ъ, Гз - проекции внешних сил на оси г, ф, г соответственно; с - коэффициент теплоемкости; ц - коэффициент динамической вязкости;
V - коэффициент кинематической вязкости; р - плотность; Ь - линейный размер; Р - давление; у0 - скорость перемещения границы раздела фаз;
Т0 - начальная температура;
Т - абсолютное значение температуры;
(Т-Т )
9 - относительное значение температуры 0 =

Я - радиус сосуда;
вг - число Грасгофа; Рг - число Прандтля; Яа - число Рэлея; g - ускорение силы тяжести;
Р - коэффициент температурного расширения; щ - удельная теплота испарения; Ду - разность удельных объемов;
1Р - функция тока, вводимая таким образом, что

8ф ’ 8г ’
£, - угол поворота стенок бака относительно зеркала жидкости (угол крена).

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Состояние вопроса по математическому моделированию
конвективных процессов в емкостях с криожидкостью
1.1. Физические предпосылки к описанию течения конвективных процессов в емкостях с криожидкостью
1.2. Математические модели, описывающие процессы тепло-
массопереноса в емкостях с криожидкостью
1.3. Методы решения уравнений Навье - Стокса
1.3.1. Численные методы
1.3.2. Аналитические методы
Выводы по первой главе
Глава 2. Математическое моделирование термогидродинамических процессов, происходящих в стационарно расположенном горизонтальном цилиндрическом баке и при его повороте на заданный угол вокруг оси симметрии
2.1. Постановка задачи
2.2. Математическое моделирование процессов тепломассо-переноса и перемещения границы раздела фаз при
наличии стока жидкости
2.3. Алгоритм расчета подвижной границы фазового перехода и определения параметров среды в рассматриваемом сечении до и после поворота цилиндрического
бака
2.4. Математическая модель описывающая процессы тепломассопереноса в горизонтальной цилиндрической емкости при ее повороте вокруг своей оси на заданный
угол
Выводы по второй главе
Г лава 3. Методика вычислительного эксперимента для исследования процессов тепломассопереноса в замкнутом горизонтальном цилиндрическом сосуде с криогенной жидкостью при наличии его поворота вокруг оси симметрии на заданный угол
3.1. Построение разностной сетки
3.2. Моделирование стока и определение положения границы раздела фаз
3.3. Построение системы разностных уравнений
3.4. Алгоритм решения системы уравнений (3.19) - (3.28)
3.5. Приближенный метод определения внешних тепловых потоков и коэффициента теплоотдачи при горизонтальном положении зеркала жидкости и его отклонении на заданный угол

Рис. 2.1. Схема рассматриваемого бака с криогенным компонентом
жидкости
Заданный промежуток времени поверхность раздела фаз находится в горизонтальном положении. Далее в момент времени Т происходит мгновенный поворот емкости относительно зеркала жидкости на угол и поверхность раздела фаз некоторое время удерживается в таком положении (рис. 2.1). Затем в момент времени Т система возвращается в исходное положение, т.е. рассматривается один такт процесса качания. Угол поворота цилиндра вокруг своей оси принимает значения £ = 5° - 15°.
Рассматривая одно из поперечных сечений сосуда, можно ввести следующие обозначения (рис. 2.2): Г - подвижная граница раздела сред; Гь Г2 - внешняя и внутренняя поверхности оболочки сосуда; Лб - толщина оболочки; Оь Т>2, - области, заполненные газом и жидкостью; - область, соответствующая оболочке сосуда; Я - радиус сечения; Е, - угол поворота