Семинар по аэромеханике

29.09.04 в комн. 240 в 10 ч.
Ивашнев О.Е., Смирнов Н.Н.
(МГУ, Мех-мат)
ПУТЬ РАЗРАБОТКИ ДОСТОВЕРНОЙ МОДЕЛИ ВСКИПАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ

Аннотация

Предлагается численная характеристика качества моделей вскипающей жидкости – «степень их достоверности», под которой понимается способность модели без изменения свободных параметров описывать эксперименты разных типов: истечения вскипающей жидкости из сосудов и ее движения в соплах. Показано, что современные модели обладают низкой степенью достоверности. Если «настроить» модель по результатам эксперимента по истечению из цилиндрического сосуда и использовать ее для описания течения через сопло примерно той же длины, того же диаметра и при тех же начальных параметрах той же жидкости, то окажется, что результаты расчетов будут в несколько раз отличаться от экспериментальных данных. Кроме того, современные модели не могут объяснить некоторые качественные особенности, присущие потокам вскипающей жидкости.
В качестве пути создания более «достоверной» модели, предлагается, вместо свободного параметра «числа пузырьков в единице объема смеси» разработать уравнение, описывающее динамику изменения числа пузырьков за счет их дробления. Уравнение разрабатывается на основе решения модельной задачи об устойчивости межфазной поверхности под действием центробежных ускорений пузырька. Расчеты по разработанной модели продемонстрировали высокую степень ее достоверности. Показано, что дробление пузырьков происходит в «волнах нуклеации», которые являются разновидностью ударных волн. Их особенность в том, что они поддерживаются кипением. Волны нуклеации генерируются в потоке до тех пор, пока давление и число пузырьков не выйдут на некоторые стабильные уровни, определяемые физическими свойствами межфазной поверхности.