ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Исследуется сверхзвуковое стационарное течение газокапельной смеси в плоском линейно расширяющемся канале с теплоизолированными стенками. Для анализа структуры течения и теплообмена используется двухконтинуальная модель газокапельной среды c пренебрежимо малой объемной концентрацией дисперсной фазы. Учитываются фазовые переходы на поверхности капель. Предполагается, что во входном сечении канала фазы находятся в состоянии равновесия, а температура жидкости на поверхности и внутри капель не меняется во всей рассматриваемой области. Численно исследуется характер течения как в невязком ядре потока, так и в двухфазном пограничном слое. Для определения параметров фаз вдали от стенки решаются квазиодномерные невязкие уравнения двухфазной среды с учетом обратного влияния и процесса конденсации. Показано, что температура газа вдоль оси канала меняется немонотонно: сначала температура снижается за счет падения давления в расширяющемся потоке, затем растет за счет конденсации. Разница температур фаз определяет скорость увеличения радиуса капель. Найдены условия, при которых происходит наиболее интенсивный рост капель. Моделирование течения вблизи плоской стенки осуществляется с использованием уравнений ламинарного сжимаемого газокапельного пограничного слоя. В пристеночной области помимо силы сопротивления Стокса учитывается боковая сила Сэфмана, приводящая к осаждению капель, в результате чего на поверхности стенки может формироваться тонкая пленка. В зависимости от свойств фаз и состояния потока во входном сечении канала возможны различные режимы обтекания стенки: полное отсутствие пленки, наличие пленки на конечном участке стенки, наличие непрерывной монотонно растущей пленки. Найдены диапазоны определяющих параметров, соответствующие каждому из режимов. Показано, что даже при массовой концентрации капель в набегающем потоке порядка 1% можно получить снижение температуры стенки в 1.5 раза и более. Полученные в данной работе количественные оценки снижения температуры стенки могут быть использованы при разработке систем безмашинного энергоразделения по методу Леонтьева. Исследование выполнено по открытому плану МГУ за счет средств гранта Российского научного фонда (проект №19-19-00234).