Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Численное моделирование неравновесных течений воздуха в соплах

Работа №122933

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

математика

Объем работы46
Год сдачи2013
Стоимость4200 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
10
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 3
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕЧЕНИЙ РЕАГИРУЮЩИХ СМЕСЕЙ ГАЗОВ 4
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ 13
3. РЕЗУЛЬТАТЫ 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 43


Данная выпускная квалификационная работа посвящена численному моделированию неравновесных течений воздуха в соплах. Эта тема исследований вызывает особый интерес научного сообщества, и существует большое количество установок для изучения аэродинамических нагрузок и теплопереноса, где можно найти скорости потока на выходе из сопла и другие параметры газа. К созданию подобных установок привела необходимость решения задач, связанных как с космическими программами (например, задачи о входе космических аппаратов в атмосферу планет), так и других задач, связанных с исследованием течений в установках с высокой энтальпией. Но неравновесные процессы, физические и химические, которые протекают в них, ещё недостаточно точно изучены.
Для построения кинетической теории многокомпонентных смесей реагирующих газов в условиях, далеких от равновесия, необходимы теоретические модели для колебательных и химических процессов, которые при высокой начальной температуре сильно влияют на макропараметры газа. Цель данной работы – это рассмотреть данные модели, проанализировать роль самих реакций и произвести выбор модели. Сама модель оценивается путем сравнения результатов ее численного моделирования с экспериментальными данными.
Работа состоит из введения, описания современного состояния исследований течений реагирующих смесей газов, математической модели, в которой описана решаемая система уравнений, полученных результатов, заключения и списка используемой литературы.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


Подводя итог проделанной исследовательской работы, можно отметить, что все поставленные цели и задачи были выполнены в полной мере.
• В ходе работы была создана математическая модель колебательно-химической релаксации пространственно-однородной смеси N2/O2/NO/N/O.
• Была составлена программа для отслеживания изменения численного состава потока смеси газа по мере прохождения сопла, изменения макропараметров потока, таких как температура и скорость, а также изменения колебательных температур молекул.
• Проведены сравнения численных результатов с экспериментальными данными. Сравнение показало хорошее согласование результатов, что подтверждает обоснованность применения представленных моделей.



1. Кустова Е.В., Нагнибеда Е.А. Кинетическая теория процессов переноса и релаксации в потоках неравновесных реагирующих газов. СПб.: Издательтво СПб университета, 2003.
2. Kustova E.V., Nagnibeda E.A., Alexandrova T.Yu., Chikhaou A. On the non-equilibrium kinetics and heat transfer in nozzle flows // Chemical Physics. 2002. Vol. 276, P.139-154
3. NagnibedaE.A., PapinaK.V.Chemical Kinetics in Air Flows in Nozzles//Physical-Chemical Kinetics in Gas Dynamics. 2016.Vol. 17 (2), P. 135-143
4. Bazilevich S.S, Sinitsyn K.A., Nagnibeda E.A. Non-equilibrium Flows of Reacting Air Components in Nozzles // AIP Conference Proceedings. 2009. Vol. 1084(1), P.843‒848
5. Kustova E., Savelev A. Generalized model for state-resolved chemical reaction rate coefficients in high-temperature air //Journal of Physics: Conference Series. 2021. 012033.
6. Shen J., Lu H., Li R., Chen X., Ma H. The thermochemical non-equilibrium scale effects of the high enthalpy nozzle // Advances in Aerodynamics. 2020. Vol. 2, Article number: 20
7. Anderson J.D. Hypersonic and high-temperature gas dynamics. Virginia: AIAA,2006
8. Gupta R.N., Yos J.M., Thompson R.A., Lee K.P. A review of reaction rates and thermodynamic and transport properties for an 11-species air model for chemical and thermal nonequilibrium calculations to 30000K // NASA RP-1232
9. Marineau E.C., Hornung H.G. High-enthalpy nonequilibrium nozzle flow of air: experiments and computations //39th AIAA Fluid Dynamics Conference. 2009
10. Park C. Assessment of two-temperature kinetic model for ionizing air. J.Thermophysics. 1989. Vol.3(3), P. 233–244
11. Gimelshein S.F., Wysong I.J.Nonequilibrium effects in high enthalpy gas flows expanding through nozzles // Chemical Engineering Science.2016. Vol. 139. P. 221-240.
12. Ray J., Kieweg S., Dinzl D., Carnes B., Weirs V.G., Freno B., Howard M., Smith T., Nompelis I., Candler G.V. Estimation of inflow uncertainties in laminar hypersonic double-cone experiments // AIAA J. 2020. Vol. 58(10), P. 4461
13. FinchP.M., Girard J., Strand C., Yu W., Austin J., Hornung H., Hanson R. Measurements of Time-Resolved Air Freestream Nitric Oxide Rotational, Vibrational Temperature and Concentration in the T5 Reflected Shock Tunnel // AIAA 2020-3714 Session: Flowpath Optimization and Performance Prediction. 2020
14. Lee S., Kim I., Park G., Lee J.K., Kim J.G. Thermochemical nonequilibrium flow analysis in low enthalpy shock-tunnel facility. 2020
15. Cao G., Liu H. Xu. K. Physical modeling and numerical studies of three-dimensional non-equilibrium multi-temperature flows // Physics of Fluids. 2018. Vol. 30, 126104
16. Teixeira O., Páscoa J. Catalytic wall effects for hypersonic nozzle flow in thermochemical non-equilibrium Author links open overlay panel // Acta Astronautica. 2023. Vol. 203, P. 48-59
17. Marrone P.V., Treanor C.E. Chemical relaxation with preferential dissociation from excited vibrational levels // The Physics of Fluids. 1963.Vol. 6(9), P. 1215-1221
18. Schwartz R.N., Slawsky Z.I., Herzfeld K.F. Calculation of vibrational relaxation times in gases //The Journal of Chemical Physics. 1952. Vol. 20(10), P.1591-1599
19. Ступоченко Е.В., Лосев С.А., Осипов А.И. Релаксационные процессы в ударных волнах. М.: Наука, 1965.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ