Научный архив: статьи

В данной работе представлена численная модель распространения ударной волны из однородного газа в газовзвесь - взвесь дисперсных частиц в газе. Данная тематика является актуальной в связи с различными промышленными приложениями. Несущая среда описывается как вязкий сжимаемый теплопроводный газ. Математическая модель реализует континуальную методику моделирования динамики неоднородных сред - для каждой из компонент смеси решалась полная гидродинамическая система уравнений движения, учитывался обмен импульсом и теплообмен между компонентами смеси. Система уравнений динамики несущей среды и дисперсной фазы включает в себя уравнения непрерывности плотности, уравнения сохранения пространственных составляющих импульса несущей и дисперсной фазы, уравнения сохранения энергии. Для дисперсной фазы вводится понятие средней плотности - произведения объемного содержания на физическую плотность материала. Объемное содержание является функцией временной и пространственных переменных, физическая плотность материла является постоянной величиной. Уравнения математической модели решались явным конечно-разностным методом Мак-Кормака. Для подавление численных осцилляций применялась схема нелинейной коррекции. Рассматривались два типа граничных условий в канале - однородные граничные условия Неймана на боковых поверхностях канала и однородные граничные условия Дирихле. Рассматривалась газовзвесь с мелкодисперсными частицами и большим объемным содержанием дисперсной фазы, таким образом параметры газовзвеси таковы, что дисперсная фаза оказывает существенное влияние на динамику несущей среды. Выявлено, что в случае однородных граничных условий Неймана возмущение по газовзвеси распространяется быстрее, двухмерное распределение модуля скорости несущей среды является равномерным. При задании однородных граничных условий Дирихле модуль скорости имеет параболический профиль и большее значение, возмущение по среде распространяется с меньшей скоростью, чем возмущение распространяющееся по каналу с однородными граничными условиями Неймана. Полученные результаты могут быть использованы при моделировании течений газовзвсей.

В данной работе представлена численная модель распространения ударной волны в газовзвеси. Представлены одномерные и двухмерные математические модели динамики запыленных сред. Математические модели реализовывали континуальную методику моделирования динамики неоднородных сред -для каждой из компонент смеси решалась полная гидродинамическая система уравнений движения. Несущая среда описывалась как вязкий, сжимаемый теплопроводный газ. Математическая модель учитывала обмен импульсом и теплообмен между компонентами смеси. Уравнения математической модели решались явным конечно-разностным методом Мак-Кормака для получения монотонного решения применялась схема нелинейной коррекции. Было выявлено, что в случае периодического распределение концентрации дисперсной компоненты, при прохождении ударной волны по газовзвеси происходит формирование физических полей несущей среды и дисперсной компоненты с периодической структурой.

В работе моделируются течения неоднородной среды, состоящей из газа и дисперсных включений. Целью исследования являются аэрозоли – взвешенные в газе твердые частицы или жидкие капли. Математическая модель течения сложной среды состоит из уравнений динамики несущей компоненты-газа и уравнений динамики дисперсной компоненты. Система уравнений, описывающая движение каждой компоненты смеси включает в себя уравнения непрерывности массы, импульса и энергии. Непрерывность импульса несущей фазы описывается одномерным уравнением Навье-Стокса. Межфазное взаимодействие определялось известными из литературы соотношениями. Динамика смеси моделировалась в одномерном приближении. Уравнения математической модели интегрировались явным конечно-разностным методом. Для подавления численных осцилляций к полученному решению применялась схема нелинейной коррекции сеточной функции.

In the paper, flows of an inhomogeneous medium consisting of gas and dispersed inclusions are simulated. The research objective is aerosols, i.e. solid particles or liquid droplets suspended in gas. The mathematical model of the complex medium flow consists of the dynamics equations for the carrier component, i.e. gas, and the dynamics equations for the dispersed component. The system of equations describing the motion of each mixture component includes continuity equations of mass, momentum and energy. The continuity of momentum for the carrier phase is described by the one-dimensional Navier-Stokes equation. The interphase interaction was defined by relations known from the literature. The mixture dynamics was simulated in one-dimensional approximation. The mathematical model equations were integrated using an explicit finite-difference method. To suppress numerical oscillations, a nonlinear grid function correction scheme was applied to the obtained solution.