Тепломасообмін та гідродинаміка в парорідинних дисперсних середовищах. Теплофізичні основи дискретно-імпульсного введення енергії - Автореферат

Національна академія наук УкраїниРобота виконана в Інституті технічної теплофізики Національної академії наук України, м. Науковий консультант: доктор технічних наук., академік Долінський Анатолій Андрійович Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України, директор Офіційні опоненти: д. т. н., академік НАН України Прісняков Володимир Федорович, Інститут геотехнічної механіки НАН України, зав. відділом високотемпературної теплотехніки. д. т. н., професор Кулінченко Віталій Романович, Національний університет харчових технологій, професор кафедри процесів і апаратів. д. ф.-м. н., професор Сисоєв Володимир Михайлович, Київський національний університет ім. Захист відбудеться “_6_” __квітня__ 2004 р. о _14_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.224.01 в Інституті технічної теплофізики НАН України за адресою: 03057, Київ, вул Желябова, 2а З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту технічної теплофізики НАН України за адресою: 03057, Київ, вул Желябова, 2а Автореферат розіслано “_1__” __березня___2004 р.Під час інтенсивного розширення, стиснення чи пульсації таких бульбашок поблизу кожної з них відбувається перетворення механічної енергії з виділенням потужного імпульсу тиску, що сприяє динамічному діянню з боку бульбашки на оточуюче рідинне середовище. Ці тепломасообмінні та гідродинамічні процеси, котрі забезпечують високі динамічні характеристики бульбашок, протікають у наносекундному часовому масштабі і їх вплив найбільше проявляється на стадії максимального стиснення бульбашок, коли їх розмір вимірюється в масштабі мікрометрів. Тому проведення аналізу експериментів по дослідженню динаміки бульбашок не буде ефективним, якщо не залучати методи математичного моделювання, і ступінь вірогідності одержаної інформації визначається ступенем достовірності застосованої моделі і коректністю прийнятих припущень. В рамках запропонованого підходу розроблено уніфіковані математичні моделі, котрі з єдиних позицій описують динаміку одиничної бульбашки (модель ДОБ), динаміку бульбашкового ансамблю (моделі ДБА і ПТША) і особливості витікання скипаючої рідини через канали (модель АСП). Ці бульбашки виконують роль мікротрансформаторів, які перетворюють акумульовану в системі потенційну енергію в кінетичну енергію радіального руху рідини поблизу кожної бульбашки.У рамках запропонованого підходу, який базується на детальному урахуванні основних фізичних і термодинамічних факторів, які зумовлюють особливості протікання цих процесів на мікрорівні, розроблено уніфіковані математичні моделі, котрі з єдиних позицій описують динаміку одиничної бульбашки і бульбашкових ансамблів. В результаті виконання дисертаційної роботи створено ефективний і надійний інструмент дослідження закономірностей поведінки парових бульбашок і бульбашкових структур у явищах кавітації та кипіння, що забезпечує можливість отримання нової корисної інформації стосовно природи механізмів і процесів, які спричиняють виникнення потужних динамічних ефектів, притаманних цим явищам, і дозволяє суттєво розширити наші уявлення про природу цих явищ. На основі термодинамічного аналізу протікання нерівноважних процесів у парорідинних середовищах розроблено універсальну математичну модель динаміки одиничної бульбашки (модель ДОБ), яка без введення обмежуючих припущень однаково точно відображує поведінку парових і парогазових бульбашок в усьому температурному інтервалі існування рідинної фази. Порівняння результатів розрахунків по моделі ДОБ з результатами експериментів різних авторів підтверджує здатність моделі адекватно описувати поведінку бульбашок у явищах кипіння, вибухового скипання, гідродинамічної, парової та акустичної кавітації без застосування додаткових припущень. Чисельний аналіз результатів експериментальних досліджень динаміки бульбашок у явищах кипіння і кавітації за допомогою моделі ДОБ дає змогу виявити нові, невідомі раніше закономірності поведінки бульбашок.