Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://hit-conf.imec.msu.ru/2012/abstracts/Rybdylova_thes.doc Дата изменения: Sun Jun 14 09:32:08 2015 Дата индексирования: Sat Apr 9 23:46:18 2016 Кодировка: koi8-r

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИНЕРЦИОННОЙ ПРИМЕСИ В ТЕЧЕНИИ СУСПЕНЗИИ И

ЗАПЫЛЕННОГО ГАЗА В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ НА ПЛАСТИНЕ


О.Д. Рыбдылова, А.Н. Осипцов


Институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва


Рассматриваются две модели течений дисперсных сред в пограничном слое
на плоской пластине в поле силы тяжести. Исследуется поперечная миграция
частиц в сдвиговых течениях, результаты численного моделирования
сравниваются с известными экспериментальными данными [1, 2]. Принята модель
двух взаимопроникающих континуумов [3], влиянием частиц на несущую фазу
пренебрегается. Исследованы два случая: течение запыленного газа вдоль
вертикальной пластины и течение суспензии вдоль горизонтальной пластины. В
первом случае отношение плотностей несущей фазы и вещества частиц много
меньше единицы, движение частиц определяется силой аэродинамического
сопротивления и силой Сэфмана. Во второй задаче рассматривается течение
суспензии, в которой плотности жидкой и твердой фаз близки. Для этого
случая предложена модель, в которой в межфазном обмене импульсом, помимо
указанных сил, учитываются также силы Архимеда, присоединенных масс и Бассэ-
Буссинеска. На рисунке слева приведена схема течения. Параметры несущей
фазы определяются из решения задачи Блазиуса для чистого газа. Параметры
дисперсной фазы рассчитываются с помощью полного лагранжева подхода [4],
позволяющего находить все параметры частиц, в том числе концентрацию, из
решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений вдоль выбранных
траекторий частиц.

|[pic] |[pic] |[pic] |
|Схема течения. |Профили |Профили |
|Направление действия силы |концентрации |концентрации |
|тяжести: |частиц в течении |частиц в течении |
|вправо для первой и вниз для |запыленного газа у|суспензии вдоль |
|второй задачи |вертикальной |горизонтальной |
| |пластины |пластины |

В [1] экспериментально исследовано течение запыленного газа вдоль
вертикальной пластины. Несущая фаза - воздух, включения - твердые
сферические частицы плотности 3.95 г/см3, радиус частиц 32 мкм, отклонение
от данного размера частиц может достигать 30%. Длина пластины - 50 см,
скорость набегающего потока - 150 см/с. Сечения, в которых проводились
измерения: x1* = 5 см, x2* = 10 см, x3* = 17 см. В [2] рассматривается
течение смеси «вода - твердые частицы» вдоль пластины длиной 244 см.
Скорость набегающего потока - 40-50 см/с. Плотность вещества частиц - 1-2
г/см3, диаметр частиц - 100 мкм. Сечения, при которых проводились
измерения: x1* = 2.5 см, x2* = 5 см, x3* = 7.5 см. На рисунках справа
приведены профили концентрации частиц в сечениях, соответствующих
экспериментам, сплошные линии - результаты численного моделирования,
точками обозначены экспериментальные данные.
Проведено параметрическое численное исследование профилей концентрации
дисперсной фазы, формирующихся в пограничном слое. Получено качественное
совпадение рассчитанных профилей концентрации частиц экспериментальным
данным. Учет поперечной силы правильно описывает экспериментальные эффекты
локальных максимумов концентрации частиц внутри пограничного слоя и
уменьшения концентрации вблизи стенки. Некоторые количественные расхождения
численных и экспериментальных результатов могут быть объяснены отсутствием
полной информации о значениях некоторых параметров в экспериментах
(начальные рассогласования скоростей фаз, распределение частиц по размеру и
проч.).
Работа поддержана РФФИ (?11-01-00483) и Президентским грантом РФ МК-
3582.2011.1.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Hussainov M., Kartushinsky A., Mulgi A., Shcheglov I., Tisler S..
Properties of solid particle distribution in two-phase laminar boundary
layers of various shapes and particle sedimentation // Proc. Estonian Acad.
Sci. Phys. Math. 1994. V. 42. N. 4. P. 237-249.
2. Lee S.L. Aspects of suspension shear flows. Adv. in Appl. Mech. 1982. V.
22. P.1-65.
3. Marble F.E. Dynamics of dusty gases // Ann. Rev. Fluid Mech. 1970. V. 2.
P. 397-446.
4. Осипцов А.Н. Развитие лагранжева подхода для моделирования течений
дисперсных сред. В сб.: Проблемы современной механики. К 85-летию со дня
рождения академика Г.Г. Черного. 2008. С. 390-407.