Рассеяние частиц примеси при обтекании тел высокоскоростным потоком газовзвеси

• Автор: Панфилов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 100 с. : ил.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
1.1. Двухфазные течения газа с частицами
около ограничивающих поверхностей
1.2. Взаимодействие частиц с поверхностью
1.3. Эрозия
1.4. Выводы по главе
2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧАСТИЦ ПРИМЕСИ
С ОБТЕКАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
2.1. Характеристики рассеяния частиц
2.2. Моделирование отражения частицы
от шероховатой поверхности
2.2.1. Задание рельефа шероховатости
2.2.2. Расчет движения частицы
2.2.3. Начальные условия для расчета движения частицы
2.2.4. Определение локальных параметров удара
2.3. Рассеяние сферических частиц на шероховатой
поверхности
2.4. Рассеяние несферических частиц
2.4.1. Определение параметров отраженной частицы
2.4.2. Рассеяние несферических частиц в двумерной
постановке
2.4.3. Рассеяние несферических частиц в трехмерной
постановке
2.5. Выводы по главе

3. ВЛИЯНИЕ РАССЕЯНИЯ ОТРАЖЕННЫХ
ЧАСТИЦ НА ТЕЧЕНИЕ ПРИМЕСИ
3.1. Модель полидисперсной примеси
3.2. Метод расчета концентрации примеси
3.3. Модель межфазного взаимодействия
3.4. Метод расчета полей течения несущего газа
3.5. Течение в канале с клиновидной ступенькой
3.6. Обтекание клина в канале
3.7. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Охуг - неподвижная базовая система координат, связанная с поверхностью обтекаемого тела;
Ор^г/С ~ связанная с частицей подвижная система координат, оси которой направлены вдоль главных осей инерции частицы; тр, ур, ср - координаты центра масс частицы в базовой системе координат;
|р, 1р, А - углы Эйлера, определяющие пространственную ориентацию
главных осей инерции частицы относительно базовой системы координат; гр - радиус частицы;
тр - масса частицы;
|| Ур|| - тензор инерции частицы относительно ее центра масс;
,/р^ - главные моменты инерции частицы;
Ур - вектор скорости центра масс частицы;
мр,г;р,гУр - компоненты вектора Ер в базовой системе координат;
шр - вектор угловой скорости вращения частицы;
Ус — вектор скорости точки контакта частицы с поверхностью;
ис, ус, гис - компоненты вектора Ус в базовой системе координат;
/с Б — сила и ударный импульс, действующие на частицу в точке
контакта при соударении с поверхностью; гс - радиус-вектор, направленный из центра масс частицы в точку контакта с поверхностью при соударении;
£с, т]с, (с - координаты точки контакта с поверхностью в связанной системе координат;
к, Уттах ~ средний шаг и максимальная высота выступов профиля шероховатости;
ап, аТ - коэффициенты восстановления нормальной и касательной
скорости центра масс частицы при ударе;
«по атс ~ коэффициенты восстановления нормальной и касательной скорости точки контакта частицы с поверхностью при ударе;

Полагаем, что изменением положения частицы за время удара 51 можно пренебречь, а значит радиус-вектор гс, проведенный из центра масс частицы в точку контакта, за время удара не изменяется:

Хг.
Ус - Ур г,
гсе Тех
Т су = А гсу — Ус
ГсС. Тег А
(2.19)
Запишем уравнения изменения импульса и момента импульса частицы при ударе, обозначив индексами 11 —" и "+" значения до и после удара:
грдУр = тр(Тф+ - V-) = //С(£)с1£ = 5,

||7р||до;р - ||^\(и>+ -и’р)= [[гс х /с(^)]й£ = гс х 5,
(2.20)
где Шр - масса частицы, fcиS- сила и ударный импульс, действующие на частицу в точке контакта, || Пусть У~, УГ+ - скорости точки контакта на поверхности частицы соответственно до и после удара. Тогда
А Ус = Ус+ - Ус = АУр + ДС^р X Г с, — IIТр||до;р = гс х аУс -гсх [ди?р х гс
ТПт
(2.21)
(2.22)
Компоненты вектора аУс определим с помощью коэффициентов восстановления апс и атс — агс компонент скорости тонки контакта УСТ, Усп, УС2 в локальной системе координат:
(2.23)
> £ Аис А ис Уст (атс ~ 1)
А Усу = А АУС 3 А Ус Еч а II Усп(~апс ~ 1)
_аУсС_ АЮС АЮС К;2 (°тс — 1)
V' у ст ~ и' ис “р / шрУ Тех
К” у СП — Ат 1 % = + Ат Шрт)1 X гсу
у- у сг .V Шра_ ТСг
(2.24)