📄Работа №199756
Тема: Численное моделирование неустойчивого течения тонких жидких пленок
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
информационные системы
Объем:
83 листов
Год:
2023
Просмотров:
31
4500
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 7
Выводы по первой главе 10
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОЙ ПЛЕНКИ 11
2.1 Постановка задачи 11
2.2 Метод возмущений 12
2.3 Уравнение свободной поверхности тонкого слоя жидкости 15
2.4 Дисперсионное уравнение 16
Выводы по второй главе 18
3 ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУСТОЙЧИВОГО ТЕЧЕНИЯ ПЛЕНОК .. 19
3.1 Среда математического моделирования MATLAB 19
3.2 Алгоритм расчета волновых характеристик 20
3.3 Постановка вычислительного эксперимента 21
3.4 Вычислительные эксперименты 21
3.5 Сравнение результатов вычислительных экспериментов для случаев
свободного стекания жидкой пленки и с учетом касательного напряжения 44
Выводы по третьей главе 52
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОЙ ПЛЕНКИ 53
4.1 Уравнение свободной поверхности 53
4.2 Вычислительный алгоритм волнового течения для нелинейного
дифференциального уравнения 54
4.3 Вычислительные эксперименты 56
Выводы по четвертой главе 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 62
ПРИЛОЖЕНИЕ А 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 77
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 7
Выводы по первой главе 10
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОЙ ПЛЕНКИ 11
2.1 Постановка задачи 11
2.2 Метод возмущений 12
2.3 Уравнение свободной поверхности тонкого слоя жидкости 15
2.4 Дисперсионное уравнение 16
Выводы по второй главе 18
3 ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУСТОЙЧИВОГО ТЕЧЕНИЯ ПЛЕНОК .. 19
3.1 Среда математического моделирования MATLAB 19
3.2 Алгоритм расчета волновых характеристик 20
3.3 Постановка вычислительного эксперимента 21
3.4 Вычислительные эксперименты 21
3.5 Сравнение результатов вычислительных экспериментов для случаев
свободного стекания жидкой пленки и с учетом касательного напряжения 44
Выводы по третьей главе 52
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОЙ ПЛЕНКИ 53
4.1 Уравнение свободной поверхности 53
4.2 Вычислительный алгоритм волнового течения для нелинейного
дифференциального уравнения 54
4.3 Вычислительные эксперименты 56
Выводы по четвертой главе 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 62
ПРИЛОЖЕНИЕ А 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 77
📖 Введение
В основе многих технологических процессов, связанных с передачей тепла и массы через поверхность раздела газ-жидкость, лежит течение тонкого слоя вязкой жидкости. Под пленочным течением подразумевается стекание тонкого слоя жидкости под действием сил тяжести, касательного напряжения.
Течение жидких пленок неустойчиво, и на него влияют различные физикохимические факторы.
Актуальность работы. Исследование пленочных течений является практически значимой задачей. На рис. 1.1 представлены практические примеры использования течения тонкой пленки жидкости. Такие процессы широко используются в различных отраслях промышленности: химической, металлургической,
энергетической, пищевой и других . Особый интерес, связанный с техническими приложениями, представляет изучение волнового течения, поскольку образование волн приводит к значительному изменению интенсивности ряда физических процессов, происходящих в пленке.
Целью работы является численное моделирование неустойчивого течения жидкой пленки при умеренных числах Рейнольдса.
Объект исследования: волновые характеристики жидкой пленки, состояние свободной поверхности.
Предмет исследования: численное моделирование неустойчивого течения тонкого слоя вязкой жидкости.
Новизна работы связана с разработкой вычислительного алгоритма волнового течения жидкой пленки в рамках нелинейного дифференциального уравнения четвертого порядка в частных производных для свободной поверхности пленки.
Для выполнения поставленной цели определены задачи:
• разработать алгоритмы и комплекс программ для расчета волновых характеристик и численного моделирования процесса течения жидкой пленки;
• провести ряд вычислительных экспериментов по нахождению волновых характеристик и выявления режимов течения тонкой жидкой пленки;
• провести вычислительные эксперименты по исследованию состояния свободной поверхности тонкой жидкой пленки;
• анализ полученных результатов.
Течение жидких пленок неустойчиво, и на него влияют различные физикохимические факторы.
Актуальность работы. Исследование пленочных течений является практически значимой задачей. На рис. 1.1 представлены практические примеры использования течения тонкой пленки жидкости. Такие процессы широко используются в различных отраслях промышленности: химической, металлургической,
энергетической, пищевой и других . Особый интерес, связанный с техническими приложениями, представляет изучение волнового течения, поскольку образование волн приводит к значительному изменению интенсивности ряда физических процессов, происходящих в пленке.
Целью работы является численное моделирование неустойчивого течения жидкой пленки при умеренных числах Рейнольдса.
Объект исследования: волновые характеристики жидкой пленки, состояние свободной поверхности.
Предмет исследования: численное моделирование неустойчивого течения тонкого слоя вязкой жидкости.
Новизна работы связана с разработкой вычислительного алгоритма волнового течения жидкой пленки в рамках нелинейного дифференциального уравнения четвертого порядка в частных производных для свободной поверхности пленки.
Для выполнения поставленной цели определены задачи:
• разработать алгоритмы и комплекс программ для расчета волновых характеристик и численного моделирования процесса течения жидкой пленки;
• провести ряд вычислительных экспериментов по нахождению волновых характеристик и выявления режимов течения тонкой жидкой пленки;
• провести вычислительные эксперименты по исследованию состояния свободной поверхности тонкой жидкой пленки;
• анализ полученных результатов.
✅ Заключение
При решении поставленных задач получены следующие результаты:
1. Вывод дифференциального уравнения свободной поверхности жидкой
пленки и дисперсионного уравнения.
2. Разработаны вычислительные алгоритмы и программный комплекс в среде
MATLAB для расчета волновых характеристик и свободной поверхности.
3. Рассчитаны волновые характеристики (вода) при 1 < Re < 15 для частоты
м г , инкремента шу, фазовой скорости с г , групповой скорости н г . Сравнение с
экспериментами других исследователей показало удовлетворительное совпадение
с расчетными данными.
4. Получены области неустойчивости тонкого слоя вязкой жидкости (вода)
для свободного стекания пленки, а также при воздействии касательного
напряжения т х . При воздействии постоянного касательного напряжения:
- в режиме противотока область неустойчивости расширяется;
- в режиме прямотока область неустойчивости сокращается.
5. Выявлены режимы течения пленки жидкости, характеризующиеся
максимальным инкрементом и минимальной фазовой скоростью. Такие режимы
реализуются в пленочных аппаратах.
6. Осуществлен переход от дифференциального уравнения к его конечно -
разностному аналогу.
7. Проведено численное исследование для выявления формы свободной
поверхности вертикальной жидкой пленки при свободном стекании.
Полученные результаты работы могут быть использованы в пленочных
технологических процессах.
1. Вывод дифференциального уравнения свободной поверхности жидкой
пленки и дисперсионного уравнения.
2. Разработаны вычислительные алгоритмы и программный комплекс в среде
MATLAB для расчета волновых характеристик и свободной поверхности.
3. Рассчитаны волновые характеристики (вода) при 1 < Re < 15 для частоты
м г , инкремента шу, фазовой скорости с г , групповой скорости н г . Сравнение с
экспериментами других исследователей показало удовлетворительное совпадение
с расчетными данными.
4. Получены области неустойчивости тонкого слоя вязкой жидкости (вода)
для свободного стекания пленки, а также при воздействии касательного
напряжения т х . При воздействии постоянного касательного напряжения:
- в режиме противотока область неустойчивости расширяется;
- в режиме прямотока область неустойчивости сокращается.
5. Выявлены режимы течения пленки жидкости, характеризующиеся
максимальным инкрементом и минимальной фазовой скоростью. Такие режимы
реализуются в пленочных аппаратах.
6. Осуществлен переход от дифференциального уравнения к его конечно -
разностному аналогу.
7. Проведено численное исследование для выявления формы свободной
поверхности вертикальной жидкой пленки при свободном стекании.
Полученные результаты работы могут быть использованы в пленочных
технологических процессах.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.