Оглавление 2
Введение 3
1 Обзор литературы 5
1.1. Основные понятия движения газодисперсных сред 5
1.2. Исследование влияния дисперсной фазы на движение газовзвеси 10
2 Постановка задачи, выбор и тестирование методики решения 13
2.1 Постановка задачи 13
2.2 Метод решения уравнений газовой динамики для газа. Метод Ван-Леера .. 15
2.3 Схема распада разрыва в среде, лишенной собственного давления 17
2.4 Проверка программы на достоверность и точность расчета. Решение задачи
Сода 18
2.4 Схема решения задачи для двухфазных течений 22
3 Результаты решения задачи 23
Выводы 33
Список литературы 34
Основной целью данной работы является освоение газодинамических методов расчета двухфазных течений.
Двухфазное течение является течением гетерогенной смеси. Гетерогенные смеси характеризуются наличием макроскопических включений, размеры которых значительно превышают размеры молекул несущей среды. Неоднородные смеси представляют из себя различные газовзвеси, аэрозоли, суспензии, эмульсии и другие системы. Такие системы образуются в результате комбинации одного из трех агрегатных состояний дисперсной фазы с различными агрегатными состояниями несущей среды.
Капли, пузырьки, твердые частицы в дисперсной смеси называют дисперсными частицами или дисперсной фазой, а фазу, внутри которой находятся эти частицы, называют дисперсионной или несущей средой.
Дисперсная система Несущая фаза Дисперсная фаза
Суспензия Жидкость твердые частицы
Эмульсия Жидкость капли другой жидкости
Газовзвесь Газ твердые частицы
| Аэровзвеси или
аэрозоли Воздух Твердые или жидкие
частицы
Пузырьковые среды Жидкость пузырьки газа или пара
Газовзвеси имеют широкое распространение в природе и непрерывно формируются в результате человеческой деятельности, их изучение началось в медицине для описания воздействия запыленного воздуха на органы дыхания человека.
Научный интерес в построении математических моделей двухфазных течений, в изучении их свойств в разных условиях, выражается в понимании причин разного поведения таких течений. Большое практическое значение связано с совершенствованием рабочих циклов в газовых турбинах и ракетных двигателях, созданием теплообменных систем и устройств, в которых двухфазные течения являются теплоносителем или рабочим телом.
Практическое значение представляется реализацией методов управления свойствами дисперсных течений за счет выбора качества и количества твердых частиц. Анализ движения газа с взвешенными частицами в естественных условиях также имеет практическую ценность .
Механизм движения дисперсных сред заключается в увлечении вязкими силами газа твердых частиц и сопровождается теплообменом между фазами, столкновением, дроблением и слиянием частиц между собой.
1. В ходе выполнения дипломной работы была изучена литература по вопросам движения двухфазных сред, а также способам решения уравнений газовой динамики для частиц и газа.
2. Составлен и протестирован алгоритм численного решения задачи о движении смеси газа и частиц в газодинамической постановке.
3. Из результатов численного исследования задачи инерционного взаимодействия газа и частиц сделан вывод о влиянии размера и массовой концентрации частиц на скорость движения газа. Показано, что чем крупнее частицы и чем больше их массовая концентрация в смеси, тем сильнее замедляется газ и тем больше отставание скорости частиц от скорости газа.
