Моделювання хвильових процесів у газорідинних системах

Автор(и)

  • Сергій Положаєнко Державний університет «Одеська політехніка», Ukraine
  • Дар'я Лись Державний університет «Одеська політехніка», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.32626/2308-5916.2021-22.88-96

Анотація

В термінах гідродинамічної теорії гетерогенних систем розглянуто можливості математичного опису (формалізації) процесів динаміки газорідинних двофазних систем. При цьому, на підставі врахування ефекту існування нерозчинених бульбашок газу у не збудженій рідині, так і у рідині, що зазнає зовнішнього впливу з утворенням хвильового руху, запропоновано математичні модель динамічних станів газорідинних двофазних систем. Актуальність таких моделей полягає в тому, що двофазні потоки являють собою основне «робоче тіло», зокрема, в енергетичних установках та апаратах хімічної технології, а робочі процеси в металургійній, нафтодобувній та нафтопереробній (в т. ч. нафтохімічній) промисловості, в кріогенних апаратах супроводжуються утворенням парорідинних систем. В зв’язку з цим, наявність адекватних математичних моделей динаміки для середовищ, які розглядаються, заснованих на врахуванні законів збереження (маси, імпульсу та енергії) та придатних для застосування у інженерних розрахунках, слід розглядати як перевагу над емпіричними моделями, що забезпечують задовільну точність розрахунків лише в обмеженому діапазоні технологічних параметрів і абсолютно непридатних для позаштатних та аварійних режимів. Проведений аналіз розповсюдження хвильових процесів у газорідинному середовищі на основі гетерогенного представлення фізичних явищ в ньому показує аналогічність традиційному газодинамічному підходу, але, тим не менш, газорідинна суміш має певні особливості. Перед усім це стосується наявності так званої «бульбашкової» суспензії, яка визначає суттєву нелінійність динамічного режиму у газорідинних середовищах, що спричинено можливістю стискання двофазної системи під впливом зовнішнього впливу (тиску із зовні). Наслідком останнього є низькі значення швидкості звука, спричинена залежністю від тиску, особливо на ділянках його зростання. Запропоновані моделі є достатньо інформативними, що дозволяє робити висновки стосовно можливих механізмів перебігу динамічних процесів у газорідинних середовищах, та прогнозувати подальший їх розвиток за умови апріорної інформації про газодинамічні характеристики реальної двофазної системи.

Посилання

Кутателадзе С. С. Анализ подобия и модели термодинамике газожидкостных систем. Журн. прикл. мех и техн. физики. 2000. № 5. С. 24-33.

Акуличев В. А., Алексеев В. Н. О динамике паровых пузырьков в жидководородных пузырьковых камерах. Акуст. журн. 2007. Т. 17, № 3. С. 356-364.

Праузниц Дж. М., Эккерт К. А., О’рай Р. В., О’Коннепп Дж. П. Машинный расчет парожидкостного равновесия многокомпонентных смесей. Пер. с англ. Москва: Химия, 2007. 217 с.

Гарипов Р. М. Замкнутые уравнения движения жидкости с пузырьками. Журн. прикл. мех. и техн. физики. 2003. № 6. С. 3-24.

Zwick S. A. Behaviour of small permanent gas bubbles in a liquid. J. Math. and Phys. 2008. Vol. 37, № 3. P. 36-52.

Кедринский В. К. Распространение возмущений в жидкости, содержащей пузырьки газа. Журнал прикл. мех. и техн. физики. 2008. № 4. С. 29-34.

Айдагулов Р. Р., Хабеев Н. С., Шагапов В. Ш. Структура ударной волны в жидкости с пузырьками газа с учетом нестационарного межфазного теплообмена. Журн. прикл. мех. и техн. физики. 2005. № 3. С. 67-74.

Campbell I. J., Pitcher A. S. Shock waves in a liquid containing gas bubbles. Proc. Roy. Soc. Ser. A. 2008. Vol. 243. № 1235. P. 534-545.

Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. Москва: Наука, 1977. 831 с.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-10-11