Нестационарное взаимодействие сверхзвуковых потоков газовзвеси с телами и преградами

• Автор: Семенов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Оглавление
Основные условные обозначения
Введение
1. Математическая модель нестационарных сверхзвуковых течений газо-взвеси
1.1. Основные допущения
1.2. Математическая модель движения твердой дисперсной примеси
1.2.1. Кинетическое описание твердых дисперсных частиц в газовзвеси
1.2.2. Модель взаимодействия частиц примеси друг с другом
1.2.3. Модель отражения частицы примеси от преграды
1.2.4. Модель межфазного взаимодействия
1.2.5. Кинетические граничные условия для дисперсной фазы
1.3. Математическая модель течения несущего газа
1.3.1. Система уравнений движения газовой фазы
1.3.2. Граничные условия для несущего газа
1.4. Система определяющих параметров
1.5. Выводы по главе
2. Численный метод расчета полей макропараметров дисперсной примеси
и несущего газа
2.1. Метод расщепления но физическим процессам
2.2. Алгоритм прямого статистического моделирования для расчета движения
примеси
2.2.1. Расчет столкновений частиц друг с другом
2.2.2. Численное интегрирование уравнений движения дисперсной частицы

2.2.3. Численная реализация граничных условий для дисперсной фазы
2.2.4. Расчет макропараметров примеси
2.3. Расчет слагаемых, учитывающих влияние примеси на несущий газ
2.4. Численный метод решения уравнений несущего газа
2.4.1. Система уравнений Навье-Стокса в обобщенных координатах
2.4.2. Свойства конвективных слагаемых
2.4.3. Разностная схема
2.4.4. Расчетные сетки
2.4.5. Численные граничные условия для несущего газа
2.5. Построение восполнений газодинамических параметров несущего газа
2.6. Выводы по главе
3. Нестационарное обтекание затупленных тел сверхзвуковым потоком га-зовзвеси
3.1. Постановка задачи
3.2. Особенности численного алгоритма и его тестирование
3.3. Движение дисперсной фазы при отсутствии ее влияния на течение несущего газа
3.4. Воздействие облака примеси на течение несущего газа в ударном слое на цилиндре
3.4.1. Эволюция течения несущего газ
3.4.2. Влияние объемной концентрации примеси
3.4.3. Влияние радиуса частиц
3.4.4. Влияние температуры поверхности
3.4.5. Влияние полубесконечного облака полидисперсной примеси
3.5. Воздействие полубесконечного облака примеси на течение несущего газа в ударном слое на сфере
3.6. Выводы по главе
4. Взаимодействие сверхзвуковой струи запыленного газа с преградой
4.1. Постановка задачи и определяющие параметры
4.2. Особенности численного алгоритма и его тестирование
4.3. Картины движения дисперсной фазы

4.4. Влияние примеси на автоколебательное течение несущего газа
4.5. Выводы по главе
Заключение
Литература

В данной работе для определения коэффициента сопротивления Со использовалась система соотношений Хендерсона [77], которая, по мнению авторов работы [72], дает наилучшие совпадения с экспериментальными данными в широком диапазоне чисел Маха и Рейнольдса
О < М; < 6 , 0 < Ве* < 105 ,
учитывает влияние разности температур между сферой Т и газом Т на Со, и справедлива при обтекании сферы в свободномолскулярном, переходном и континуальном режимах.
Для дозвукового режима обтекания 0 М; 1 уравнение, определяющее коэффициент Со, имеет вид
С/, = 24 Вег + в
4,33 +
3,65 - 1,53Тг/Т

4,5 + 0,38(0,03Вег + 0,487511) |П1><2 1 + 0,03Вег + 0,48/Ве
1 + 0,353Д/Т + 0,1М; + 0,2М®

ехр ( —0,247--
ехр —0

М< у/Щ)

для сверхзвуковой области течения при числах Маха Мг 1,75 уравнение имеет вид
г< II

“ 52 5 V т
х 1 +

В промежуточной сверхзвуковой области с числами Маха 1 < М* < 1,75 коэффициент сопротивления определяется методом линейной интерполяции с помощью следующих соотношений
Со(Мг; Вер Д/Т) = Со(1; Вер 7}/Т) + |(М4 - 1) х х[С"(1,75; Вер Д/Т)-СЬ( 1; Вер Т/Т)]
Здесь 5 = М,у7/2 - скоростное отношение.
Двигаясь в потоке газовзвеси, частица примеси может приобрести значительную угловую скорость СРр например, при ударе о преграду или при столкновении с другой частицей. В этом случае необходимо принимать во внимание эффект Магнуса, который заключается в появлении дополнительной силы Гмм действующей на поступательно движущуюся и вращающуюся частицу, перпендикулярно вектору V — V,. В общем случае теоретические исследования задачи об обтекании вращающейся частицы газом в сплошной среде сильно