Математичне моделювання та обчислювальний експеримент турбулентних двофазних струменів незмішуваних рідин та нанорідин

Abstract

Ця стаття присвячена розробці математичних моделей та числових процедур для моделювання особливостей змішування та теплопередачі взаємно незмішуваних рідин у двофазному турбулентному гетерогенному струменевому потоці, а також у більш загальному випадку – турбулентних багатофазних струменів. Багато природних та технічних процесів пов'язані з турбулентними струменями взаємно незмішуваних рідин, які представляють важливий клас сучасної динаміки багатофазних систем. Диференціальні рівняння для аксіально-симетричного двовимірного стаціонарного потоку та інтегральні кореляції в циліндричній системі координат професора Альфреда Накорчевського розглянуті для струменя рідини, що витікає з сопла в простір, заповнений іншою рідиною, яка не змішується з першою. Моделюються та аналізуються параметри турбулентного змішування в двофазному струменевому потоці. Раніше експериментальні дані з водою та нафтою, а також з рідкими металами, підтвердили результати числового комп'ютерного моделювання, коли один приклад був виконаний для моделювання потоку високотемпературних розплавів, охолоджених водою, в гіпотетичних важких аваріях на атомній електростанції. Отримані результати можуть бути цікавими для деяких дослідницьких та промислових завдань, де важливим є розрахунок параметрів багатофазного турбулентного перемішування та теплопередачі. Тут розглядається математичне моделювання та комп'ютерне моделювання процесів перемішування та теплопередачі в дворідинному турбулентному гетерогенному струменевому потоці нанорідин. Багато природних та технічних процесів мають справу з турбулентними струменями взаємно незмішуваних рідин, які представляють важливий клас сучасної динаміки багатофазних систем, включаючи ті, що стосуються особливостей нанорідин. Диференціальні рівняння для аксіально-симетричного двовимірного стаціонарного потоку та інтегральні кореляції в циліндричній системі координат були розглянуті для струменя рідини з сопла в простір, заповнений іншою рідиною, яка не змішується з першою. Моделюються та аналізуються параметри турбулентного перемішування під час розтікання таких струменів. Метод був успішно випробуваний протягом півстоліття в багатьох різних фізичних завданнях, включаючи експериментальні дослідження з використанням винайденого двофазного мікросенсора професора А.І. Накорчевського та к.т.н. В.О. Чернова. Результати, отримані для потоку кількох нанорідин, можуть бути цікавими для дослідницьких та промислових завдань, де важливим є розрахунок багатофазного турбулентного перемішування та теплопередачі.