1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Прикладная математика и механика
  4. T. 87, № 3, 2023

Прикладная математика и механика, 2023, T. 87, № 3, стр. 461-474

Численное исследование массопереноса дисперсных частиц при прохождении ударной волны по моно- и полидисперсной газовзвеси

Д. А. Губайдуллин 1, *, Д. А. Тукмаков 1, **

1 ИММ ФИЦ Каз. НЦ РАН
Казань, Россия

* E-mail: tukmakovda@imm.knc.ru
** E-mail: gubaidullin@imm.knc.ru

Поступила в редакцию 19.01.2023
После доработки 20.04.2023
Принята к публикации 28.04.2023

Аннотация

В работе численно моделируется распространение ударной волны по газовзвеси. Несущая среда описывалась как вязкий, сжимаемый, теплопроводный газ. Математическая модель реализовывала континуальную методику динамики многофазных сред, учитывающую взаимодействие несущей среды и дисперсной фазы. Моделировался массоперенос взвешенных в газе дисперсных включений, вызванный взаимодействием ударной волны с монодисперсными газовзвесями и с газовзвесями, имеющими многофракционный состав. Выявлены различия массопереноса частиц в зависимости от их размера. Установлено, что процесс массопереноса дисперсных включений в монодисперсной газовзвеси отличается от аналогичного процесса для фракции полидисперсной газовзвеси, имеющей тот же размер частиц и то же объемное содержание.

Ключевые слова: континуальная модель, полидисперсная газовзвесь, межфазное взаимодействие, массоперенос

Список литературы

  1. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.: Наука, 1978. 336 с.

  2. Стернин Л.Е. Двухфазные моно- и полидисперсные течения газа с частицами. М.: Машиностроение, 1980. 176 с.

  3. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. М.: Энергоиздат, 1981. 472 с.

  4. Кутушев А.Г. Математическое моделирование волновых процессов в аэродисперсных и порошкообразных средах. СПб.: Недра, 2003. 284 с.

  5. Федоров А.В., Фомин В.М., Хмель Т.А. Волновые процессы в газовзвесях частиц металлов. Новосибирск.: Параллель, 2015. 301 с.

  6. Вараксин А.Ю., Протасов М.В. О влиянии вдува газа на защиту поверхностей тел, обтекаемых двухфазным потоком // ТВТ. 2017. № 6. С. 785–788.

  7. Пахомов М.А., Терехов В.И. Влияние испарения капель на структуру течения и тепломас-собмен в ограниченном закрученном газокапельном потоке за его внезапным расширением // Теплофиз. и аэромех. 2018. № 6. С. 865–875.

  8. Голубкина И.В., Осипцов А.Н. Волны уплотнения с частичной и полной дисперсией в газокапельной среде с фазовыми переходами // Изв. РАН. МЖГ. 2022. № 3. С. 44–55.

  9. Садин Д.В. Численное и аналитическое исследование разлета газовзвеси в закрытой ударной трубе // Научно-технич. ведомости С.-Петербургского гос. политех. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2021. № 4. С. 40–49.

  10. Yeom G.S., Chang K.S. Shock wave diffraction about a wedge in a gas-microdroplet mixture // Int. J. Heat&Mass Trans. 2010. V. 53. P. 5073–5088.

  11. Saurel R., Boivin P., Le Metayer O. A general formulation for cavitating, boiling and evaporating flows // Computers&Fluids. 2016. V. 128. P. 53–64.

  12. Kapila A.K., Schwendeman D.W., Gambino J.R., Henshaw W.D. A numerical study of the dynamics of detonation initiated by cavity collapse // Shock Waves. 2015. V. 25. P. 545–572.

  13. Watanabe H., Matsuo A., Chinnayya A. et al. Numerical analysis of the mean structure of gaseous detonation with dilute water spray // J. Fluid Mech. 2020. V. 887.

  14. LinYoo Y., Hong-Gye S. Numerical investigation of an interaction between shock waves and bubble in a compressible multiphase flow using a diffuse interface method // Int. J. Heat&Mass Trans. 2018. V. 127. P. 210–221.

  15. Назаров Д.А., Синицын Д.С., Мосунова Н.А., Сорокин А.А. Моделирование поведения аэрозолей продуктов деления в защитной оболочке // Теплоэнергетика. 2022. № 9. С. 57–65.

  16. Давыдова М.А., Чхетиани О.Г., Левашова Н.Т., Нечаева А.Л. Об оценке вклада вторичных вихревых структур в перенос аэрозолей в атмосферном пограничном слое //ПММ. 2022. Т. 86. № 5. С. 765–778.

  17. Пискунов В.Н. Аналитические и численные результаты по кинетике процессов коагуляции и распада частиц // ПММ. 2012. Т. 76. № 6. С. 954–980.

  18. Болотнова Р.Х., Гайнуллина Э.Ф. Влияние теплообменных процессов на снижение интенсивности сферического взрыва в водной пене // ПММ. 2019. Т. 83. № 3. С. 468–477.

  19. Лаптев А.Г., Лаптева Е.А. Численная модель тепломассообмена и сепарации дисперсной фазы в высокоскоростных дисперсно-кольцевых потоках газа и жидкости // ЖТФ. 2022. Т. 92. № 9. С. 1319–1326.

  20. Лаптев А.Г., Лаптева Е.А. Определение эффективности насадочных газосепараторов капельных аэрозолей с учетом неравномерности профиля скорости газа // Теоретич. основы химич. технол. 2021. Т. 55. № 2. С. 235–241.

  21. Замалиева А.Т., Беляева Г.И. Изменение аэродинамических свойств и эффективности в циклонных аппаратах посредством численных и натурных исследований // Вестн. Технологич. ун-та. 2015. Т. 18. № 4. С. 134–137.

  22. Азаров В.Н., Кошкарев С.А. К модели улавливания пыли в сепарационных устройствах с фильтрующе-взвешенным слоем в стройиндустрии // Изв. вузов. Строительство. 2015. № 2. С. 73–79.

  23. Федоров А.В., Бедарев И.А. Структура ударных волн в газовзвеси с хаотическим давлением частиц // Матем. моделир. 2017. Т. 29. № 6. С. 3–20.

  24. Бедарев И.А., Федоров А.В., Шульгин А.В. Расчет бегущей волны в гетерогенной среде с двумя давлениями при уравнении состояния газа, зависящем от концентраций фаз // ЖВММФ. 2018. Т. 58. № 5. С. 806–820.

  25. Ингель Л.Х. Нелинейное взаимодействие двух составляющих движения при осаждении тяжелой частицы в сдвиговом течении // ЖТФ. 2012. Т. 82. № 11. С. 122–125.

  26. Gubaidullin D.A., Panin K.A., Fedorov Y.V. Acoustics of a liquid with droplets covered by a shell in the presence of phase transitions // Fluid Dyn. 2022. V. 57. № 4. P. 459–468.

  27. Нигматулин Р.И., Губайдуллин Д.А., Тукмаков Д.А. Ударно-волновой раздет газовзвесей // Докл. РАН. 2016. Т. 466. № 4. С. 418–421.

  28. Тукмаков А.Л., Тукмаков Д.А. Динамика заряженной газовзвеси с начальным пространственно неравномерным распределением средней плотности дисперсной фазы при переходе к равновесному состоянию // ТВТ. 2017. Т. 55. № 4. С. 509–512.

  29. Тукмаков Д.А., Тукмакова Н.А. Влияние распределения дисперсной фазы на параметры ударной волны в газовзвеси // Инжен.-физ. ж. 2018. № 1. С. 221–224.

  30. Тукмаков Д.А. Численное исследование влияния свойств газовой составляющей взвеси твердых частиц на разлет сжатого объема газовзвеси в двухкомпонентной среде // Инжен.-физ. ж. 2020. Т. 93. № 2. С. 304–310.

  31. Тукмаков А.Л., Тукмаков Д.А. Численное исследование влияния параметров дисперсных частиц на осаждение твердой фазы электрически заряженной полидисперсной газовзвеси // Изв. Сарат. ун-та. Сер. Матем. Мех. Информ. 2022. Т. 22. № 1. С. 90–102.

  32. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей В 2-х тт., Т. 2. М.: Мир, 1991. 552 с.

  33. Тукмаков А.Л. Возникновение синфазных колебаний тонких пластин при аэроупругом взаимодействии // ПМТФ. 2003. Т. 44. № 1 (257). С. 77–82.

  34. Музафаров И.Ф., Утюжников С.В. Применение компактных разностных схем к исследованию нестационарных течений сжимаемого газа // Матем. моделир. 1993. № 3. С. 74–83.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Прикладная математика и механика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал