Математическое моделирование экологических процессов, связанных с растеканием и очисткой высоковязких жидкостей

• Автор: Дулькин, Александр Борисович
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 149 с.

Оглавление
Принятые обозначения
Введение
1 Анализ существующих методов решения проблем, возникающих при аварийном разливе жидкостей и их последующей очистке (литературный и патентный обзоры)
1.1 Модели течения жидкостей со свободной границей
1.2 Основные методы интенсификации процесса фильтрования
1.3 Использование эффекта гидроклина в процессах химической технологии
Выводы к главе
2 Моделирование течения высоковязкой жидкости со свободной границей по горизонтальной и наклонной непроницаемой и проницаемой поверхностям
2.1 Последовательное течение по горшонт<яЛШо$-п*наклонной непроницаемым поверхностям
2.2 Последовательное течение по горизонтальной и наклонной проницаемым поверхностям
2.3 Применение моделей течения высоковязкой жидкости для решения экологических задач
Выводы к главе
3 Моделирование процесса очистки полидисперсных суспензий в отстойниках с проницаемой поверхностью осаждения
3.1 Постановка задачи
3.2 Вероятность улавливания частиц в полидисперсной суспензии при ее осветлении в отстойнике с проницаемой поверхностью осаждения
Выводы к главе
4 Моделирование процесса регенерации фильтровальной поверхности вращающимся валком
4.1 Постановка задачи и физическая модель
4.2 Гидродинамика течения вязкой жидкости в зазоре между валком и непроницаемой плоской поверхностью
4.3 Определение координаты максимальной величины давления
4.4 Распределение давления в рабочем зазоре
Выводы к главе
5 Моделирование процесса виброфильтрования в режиме динамического образования осадка и непрерывной регенерации пор фильтровальной перегородки
5.1 Влияние амплитуды и частоты колебаний на режимы виброфшътрования
5.2 Определение рабочих параметров патронного виброфильтра
5.3 Методика расчета конструкции и технологических параметров патронного виброфильтра с гидродинамической связью
Выводы к главе
6 Перспективные конструкции фильтровального оборудования
6.1 Фильтрующая центрифуга с валковой регенерацией
6.2 Виброфильтр с гидродинамической связью
6.3 Пружинный фильтр для очистки жидкости и газа
6.4 Фильтр для разделения вязко-упругих суспензий
Заключение
Библиографический список
Приложения
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
qv — объемный расход суспензии (начальный расход жидкости на горизонтальном участке поверхности), м3/с; дк — конечный расход суспензии (конечный расход жидкости на горизонтальном участке поверхности),м3/с; д'у— начальный расход жидкости на наклонном участке поверхности, м3/с; д 'к— конечный расход жидкости на наклонном участке поверхности, м3/с; дф — расход фильтрования, м3/с;
д'Ф — расход фильтрования на наклонном участке поверхности, м3/с; к — высота жидкости, м; кн— начальная высота жидкости, м; кк— конечная высота жидкости, м;
к'н— начальная высота жидкости на наклонном участке поверхности, м; к'К— конечная высота жидкости на наклонном участке поверхности, м; к*к—критическая конечная высота жидкости, м;
Ух— компонента скорости движения по оси х, м/с;
Уу — компонента скорости движения по оси у, м/с;
Ъ — ширина течения жидкости, м;
I — длина участка течения, м;
I* — критическая длина течения на проницаемой поверхности, м;
8— толщина слоя жидкости, стекающей по наклонной поверхности, м; а—угол наклона поверхности к горизонту, град; р—плотность жидкости, кг/м3;
V— кинематический коэффициент вязкости, м2/с; ц — динамический коэффициент вязкости, Пас; р — давление, Па;
Ар — перепад давления, Па;
гп — удельное сопротивление проницаемой поверхности, 1/м;

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ВЫСОКОВЯЗКОИ ЖИДКОСТИ СО СВОБОДНОЙ ГРАНИЦЕЙ ПО ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ И НАКЛОННОЙ НЕПРОНИЦАЕМОЙ И ПРОНИЦАЕМОЙ
ПОВЕРХНОСТЯМ
2.1 Последовательное течение по горизонтальной и наклонной непроницаемым поверхностям
Высоковязкая жидкость при аварийном разливе течет по рельефу местности. Рельеф может состоять из горизонтальных и наклонных участков поверхности. Поэтому для описания данного процесса можно рассмотреть случай последовательного течения жидкости по горизонтальной и наклонной поверхности. В большинстве случаев неровные, шероховатые поверхности следует рассматривать в их плоском приближении.
Рассматривается плоское течение высоковязкой жидкости со свободной границей по горизонтальной поверхности под действием гидравлического уклона жидкости. Схема течения показана на рис. 2.1.
Движение вязкой несжимаемой жидкости в декартовых координатах описывается следующими дифференциальными уравнениями Навье-Стокса
1 <32 К5 + СИ +к дУх + У дГх 1 = ах - — дР 1 1 и- Г д2Ух +—Д +
Эг дх ду дг Р дх р к дх1 ду
дУ У + У дУу 1 = аV дР 1 + — // (дгУу д2Уу + —~ +
3? т дх ду дг у р ду р дх2 ду2
I су и + і о> +к дУ, + У дУ2 1 = аг дР 1 — + — // гд2у: д2У, + —г- +
0Г дх ду дг Р дг р ч дх2 ду2

2у Л

дг у
52т/
(2.1)

Уравнение неразрывности в дифференциальном виде записывается
- О (2.2)
д¥г дУ эу,
-+—-+-
дх ду дг
Так как рассматривается двумерное течение (ширина потока жидкости велика, что позволяет не учитывать краевые эффекты), компонента скорости V, в поперечном направлении потока отсутствует. Течение установившееся, силы