Исследование процессов изменения фазового состояния и физико-химических превращений в жидких топливах при воздействии концентрированных потоков светового излучения
Во второй главе представлена постановка решенной задачи исследования физико-химических процессов, являющихся следствием воздействия на жидкое конденсированное вещество концентрированного потока светового излучения. Рассмотрено решение всех уравнений, используемых для описания исследуемых процессов. Для оценки достоверности полученных результатов при решении системы уравнений, описывающих процессы… Читать ещё >
Содержание
Глава 1. Современное состояние проблемы исследования физико-химических процессов, протекающих в конденсированных веществах при воздействии концентрированных потоков светового излучения и в жидких топливах при воздействии локальных источников энергии.
Глава 2. Постановка задачи моделирования изменения фазового состояния и физико-химических превращений в жидких топливах при воздействии концентрированных потоков светового излучения.
2.1 Физическая постановка.
2.2 Математическая модель.
2.3 Метод решения.
2.4 Решение уравнения энергии.
2.5 Решение уравнений теплопроводности.
2.6 Решение уравнения диффузии.
2.7 Решение уравнения Пуассона.
2.8 Постановка граничных условий для уравнения вектора вихря скорости.
2.9 Решение уравнения завихрённости.
2.10 Оценка достоверности полученных результатов.
2.11 Алгоритм решения задачи.
2.12 Решение тестовых задач.
2.12.1 Одномерный теплоперенос в плоской бесконечной пластине с фазовым переходом на границе (испарение материала).
2.12.2 Задача теплопроводности для плоской бесконечной пластины с химической реакцией в материале (термическое разложение).
2.12.3 Задача теплопереноса в плоской бесконечной пластине с нелинейными граничными условиями (излучение на
2.12.4 Двумерный теплоперенос в однородной пластине.
2.12.5 Движение жидкости в полости с подвижной верхней крышкой.6[
2.12.6 Естественная конвекция в замкнутой прямоугольной области. сследование физико-химических процессов, протекающих в пливах при воздействии концентрированного потока светового
Анализ влияния параметров потока светового излучения на условия еализации фазового перехода, физико-химических превращений характеристики зажигания.'
Список литературы
- Вилюнов, В.Н. Теория зажигания конденсированных веществ / В.Н. Вилюнов- отв. ред. В. Е. Зарко, А. Г. Мержанов. — Новосибирск: Наука: Сиб. отд-ние, 1984. 189 с.: ил. — 20 см.
- J 4. Мальцев, В. М. Основные характеристики горения / В. М. Мальцев,
- М.И. Мальцев, J1 Я. Кашпоров. М.: Химия, 1977. — 320 с.: ил. 1. Библиогр.: с. 318−320.
- Таратушкина, Г. В. Теплоперенос при зажигании конденсированных веществ и эрозии конструкционных материалов при инерционном' осаждении твёрдых горячих частиц : диссертация кандидата физ.-мат. наук / Таратушкина’Галина
- Владимировна. — Томск, 2004. — 184 с. —Библиогр.: с. 176−184.
- Кузнецов, Г. В. Особенности газофазного зажигания смеси паров керосина с воздухом нагретой до высоких температур стальной проволочкой / Г. В. Кузнецов, П. А. Стрижак // Инженерно-физический журнал. 2009. -Т. 82, № 6.-С. 1046−1051.
- Kuznetsov, G.V. Transient heat and mass transfer at the ignition of vapor and gas mixture by a moving hot particle / G.V. Kuznetsov, P. Strizhak // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010. — V. 53. — lss. 5−6. — P. 923−930.
- Кузнецов, Г. В. Численное решение задачи воспламенения жидкого пожароопасного вещества одиночной «горячей» частицей / Г. В. Кузнецов, П. А. Стрижак // Физика горения и взрыва. 2009. — № 5. — С. 42−50.
- Захаревич, A.B. Зажигание твёрдых и жидких конденсированных веществ одиночными нагретыми до высоких температур частицами : диссертация кандидата физ.-мат. наук I Захаревич Аркадий Владимирович. — Томск, 2008.- 117 с.
- Кузнецов, Г. В. Зажигание дизельного топлива одиночной «горячей"iметаллической частицей / Г. В. Кузнецов, A.B. Захаревич, В. И. Максимов II Пожаровзрывобезопасность, 2008. Т. 17, № 4. — С. 28−30.
- Захаревич, A.B., Кузнецов Г. В., Максимов В. И. О механизме зажигания бензина одиночной нагретой до высоких температур металлической частицей / A.B. Захаревич, Г. В. Кузнецов, В. И. Максимов // Пожаровзрывобезопасность, 2008. Т. 17, № 5. — С. 39−42.
- Буркина, P.C. Высокотемпературное зажигание реакционноспособного вещества горячей инертной частицей с конечным запасом тепла / P.C. Буркина, Е. А. Микова // Физика горения и взрыва. — 2009. — № 2. — С. 40−47.
- Ассовский, И.Г. Взаимодействие лазерного излучения с реагирующим веществом. Критический диаметр светового пучка I А. Г. Ассовский // Доклады РАН. Химия. 1994. — Т. 7, № 6. — С. 143−150.
- Дугинов, Е.В. Тепловая модель зажигания ТЭНа импульсным лазером // Образование, наука, инновации — доклады молодых исследователей: материалы международной научно-практической конференции. Кемерово: Изд-во КемГУ, 2007. — Т. 2.
- Ханефт, A.B. Модель влияния подложки на инициирование PETN лазерным импульсом / A.B. Ханефт, Е. В. Дугинов // Современные проблемы химической и радиационной физики / под ред. И. Г. Ассовского,
- A.A. Берлина, Г. Б. Манелиса, А. Г. Мержанова. Москва, Черноголовка: ОИХФ РАН, 2009. — С. 352−356.
- Медведев, В.В. Влияние интенсивности лазерного излучения на пороги зажигания пористого двухосновного топлива // Химическая физика. — 2004. — Т. 21, № 3. С. 73−78.
- Медведев, В.В. Зажигание пиротехнического состава (перхлорат аммония + ультрадисперсный алюминий) лазерными импульсами / В. В. Медведев,
- B.П. Ципилёв, A.A. Решетов // Известия Томского политехнического университета. 2005. — Т. 308, № 2. — С. .83−86.
- A.A. Берлина, Г. Б. Манелиса, А. Г. Мержанова. Москва, Черноголовка: ОИХФ РАН, 2009. — С. 326−328.
- Ципилёв, В.П. Кинетика взрывного разложения азидов тяжелых металлов при лазерном импульсном инициировании / В. П. Ципилёв, В. М. Лисицын,
- B.И. Корепанов, В. И. Олешко // В кн.: Труды III международной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». — Томск / ТПУ, 2002. С. 245−247.
- Ципилёв, В.П. Механизмы лазерного импульсного инициирования азидов тяжелых металлов / В. П. Ципилёв, В. М. Лисицын, В. И. Корепанов,
- B.И. Олешко, А. Н. Яковлев // В кн.: 12 International conference on radiation physics and chemistry of inorganic materials. Proceedings. — Tomsk / TPU, 2003.1. C. 504−511.
- Статистика пожаров в Российской федерации за 7 месяцев 2006 г. // Пожаровзрывобезопасность. — 2006. — № 5. — С.68.
- Обстановка с пожарами в Российской федерации в 2007 году // Пожарная безопасность. 2008. — № 1. — С. 65−66.
- World Fire Statistics. Geneva Association Newsletter. Centre of Fire Statistics of CTIF. Report № 10, 2006. P. 1.
- World Fire Statistics. Geneva Association Newsletter, 2007 № 23. — P. 1.
- Горшков, В.И. Тушение пламени горючих жидкостей / В. И. Горшков. -М.: Пожнаука, 2007. 268 с.
- Карабин, А.И. Сжигание жидкого топлива в промышленных установках / А. И. Карабин. М.: Металлургия, 1966. — 371 с.
- Баратов, А.Н. Горение Пожар — Взрыв — Безопасность / А. Н. Баратов -М.: ФГУП ВПИИПО МЧС России, 2003. — 364 с.
- Вильяме, Ф.А. Теория горения / Ф. А. Вильяме. М.: Наука, 1971. — 615 с.
- Даффи, Дж. Солнечная энергетика. Физико-технические основы разработки / Дж. Даффи, У. Бекман. М.: «Интеллект», 2009. — 1200 с.
- Дик И. Г. Модель зажигания и перехода к горению конденсированного газифицирующегося вещества / И. Г. Дик, A.M. Селиховкин // Математическое моделирование. 1991. — № 4. — С. 3—11.
- Vilyunov, V.N. Ignition of Solids / V.N. Vilyunov, V.E. Zarko. — Amsterdam: Elsevier Science Publishers, 1989. 442 p.
- Кумагаи, С. Горение / С. Кумагаи. М.: Химия, 1979. — 255 с.
- Lindstedt, R.P. Detailed kinetic modeling of premixed benzene flames / R.P. Lindstedt, G. Skevis // Combustion and Flame. 1994. — № 99. — P. 551— 561.
- Блинов, В.И. Диффузионное горение жидкостей / В. И. Блинов, Г. Н. Худяков. М.: Изд-во АН ССР, 1961. — 201 с.
- Варшавский, Г. А. Горение капли жидкого топлива / Г. А. Варшавский. — В кн.: Теория горения порохов и взрывчатых веществ. М.: Наука, 1982. — С. 87−107.
- Lindstedt, R.P. Modeling of premixed turbulent flames with second moment methods / R.P. Lindstedt, E.M. Vaos // Combustion and Flame. 1999. -№ 116.-P. 461−485.
- Dagaut, P. The ignition, oxidation and combustion of kerosene: A review of experimental and kinetic modeling / P. Dagaut, M. Cathonnet // Progress in energy and combustion science. 2006. — № 32. — P. 48−92.
- Басевич, В .Я. Глобальные кинетические механизмы, разработанные для моделирования многостадийного самовоспламенения углеводородов в реагирующих течениях / В. Я. Басевич, С. М. Фролов // Химическая физика. -2006. Т. 25, № 6. — С. 54−62.
- Скрипник А.А. Моделирование воспламенения в струе жидкого топлива / А. А. Скрипник, С. М. Фролов, Р. З. Кавтарадзе, В. В. Эфрос // Химическая физика. 2004. — Т. 23, № 1. — С. 54−61.
- Новожилов, Б.В. Нестационарное горение твёрдых ракетных топлив / Б. В. Новожилов. М.: Наука, 1973. — 176 с.
- Бекстед, М.В. Современный прогресс в моделировании горения твёрдого топлива / М. В. Бекстед // Физика горения и взрыва. 2006. — Т. 42, № 6. -С. 4−24.
- Гусаченко, J1.K. Моделирование процессов горения твёрдых топлив / JT.K. Гусаченко, В. Е. Заврко, В. Я. Зырянов, В. П. Бобрышев. Новосибирск: Наука, 1985. — 182 с.
- Золотко, А.Н. Воспламенение и горение газовзвесей / А. Н. Золотко, Я. И. Вовчук, В. Г. Шевчук, Н. И. Полетаев // Физика горения и взрыва. -2005.-Т. 41, № 6.-с. 3−14.
- Hulek, Т. Computations of steady-state and transient premixed turbulent flames using PDF methods / T. Hulek, R.P. Lindstedt // Combustion and Flame. 1996. — № 104.-P. 481−504.
- Lindstedt, R.P. Joint scalar transported PDF modeling of nonpiloted turbulent diffusion flames / R.P., Lindstedt, H.C., Ozarovsky // Combustion and Flame. -2005.-№ 143.-P. 471−490.
- Зельдович, Я.Б. Математическая теория горения и взрыва / Я. Б. Зельдович — М.: Наука, 1980.-478 с.
- Основы практической теории горения / под ред. В. В. Померанцева. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. — Л.: Энергия, 1973. -263 с.
- Сполдинг, Д.Б. Основы теории горения / Д. Б. Сполдинг. М.: Госэнергоатомиздат, 1959. — 320 с.
- Бриш, A.A. О механизме инициирования ВВ излучение ОКГ / A.A. Бриш, И. А. Галеев, Е. А. Сбитнев, JI.B. Татаринцев // Физика горения и взрыва. — 1969. Т. 5, № 4. — С. 475−480.
- Волкова, A.A. Временные характеристики инициирования ТЭНа! лазерным импульсом / A.A. Волкова, А. Д. Зинченко, И. В. Санин, В. И. Таржанов, Б. Б. Токарев // Физика горения и взрыва. 1977. — Т. 13, № 5. — С. 760−765.
- Быхало, А.И. Инициирование ТЭНа мощным лазерным излучением /
- A.И. Быхало, Е. В. Жужукало, Н. Г. Ковальский, А. Н. Коломийский,
- B.В. Коробов, А. Д. Рожков, А. И. Юдин // Физика горения и взрыва. — 1985. -Т. 21, № 4.-С. 110−113.
- Таржанов, В.И. Лазерное инициирование ТЭНа / В. И. Таржанов,
- A.Д. Зинченко, В. И. Сдобнов, Б. Б. Токарев, А. И. Погребов, A.A. Волкова // Физика горения и взрыва. — 1996. Т. 32, № 4- С. 113−119.
- Михеев, Ф.В. Экспериментальное изучение критических условий при зажигании и горении порохов / Ф. В. Михеев, Ю. В: Левашов // Физика горения и взрыва. 1973. — Т. 2, № 4. — С. 505−510.
- Дик, И. Г. Об устойчивости зажигания конденсированных веществ при воздействии импульсом теплового потока / И. Г. Дик, А. Б. Зурер,
- B.Т. Кузнецов // Физика горения и взрыва. 1979. — Т. 15, № 3. — С. 77−82.
- Пасконов, В.М. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена / В. М. Пасконов. М.: Наука, 1984. — 277 с.
- Джалурия- Й. Естественная конвекция: тепло- и массообмен / Й. Джалурия. -М.: Мир, 1983.-399 с.
- Роуч, П.Дж. Вычислительная гидродинамика / П.Дж. Роуч. М.: Мир, 1980. — 616 с.
- Полежаев, Ю.В. Тепловая защита / Ю. В. Полежаев, Ф. Б. Юрьевич. М.: Энергия, 1976.-391 с.
- Варгафтик, Н.Б. Справочник по тепло физическим свойствам газов и жидкостей / Н. Б. Варгафтик. М.: ООО «Старс», 2006. — 720 с.
- Франк-Каменецкий, Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д.А. Франк-Каменецкий. М.: Наука, 1987. — 490 с.
- Исаченко, В.П. Теплообмен при конденсации / В. П. Исаченко. М.: Энергия, 1977.-239 с.
- Яворский, Б.М. Справочник по физике / Б. М. Яворский. М.: Наука, 1979. -942 с.
- Самарский, А.А. Теория разностных схем / А. А. Самарский. — М.: Наука, 1983.-616 с.
- Самарский, А.А. Численные методы решения задач конвекции — диффузии / А. А. Самарский, П. Н. Вабищевич. М.: Эдиториал УРСС, 1999. — 512 с.
- Березин, И.С. Методы вычислений / И. С. Березин, Н. П. Жидков. — М.: Физматгиз, 1962. Т. 2. — 620 с.
- Калиткин, Н.Н. Численные методы / Н. Н. Калиткин. М.: Наука, 1978. -512 с.
- Вержбицкий, В.М. Основы численных методов / В. М. Вержбицкий. М.: Высшая школа, 2002. — 840 с.
- Коздоба, J1.A. Методы решения нелинейных задач теплопроводности / JI.A. Коздоба. М.: Наука, 1975. — 227 с.
- Кузнецов, Г. В. Разностные методы решения задач теплопроводности: учебное пособие / Г. В. Кузнецов, М. А. Шеремет. — Томск: Изд-во ТПУ, 2007. 172 с.
- Rogers, S.E. An Upwind Differencing Scheme for the Incompressible Navier-Stokes Equations / S.E. Rogers, D. Kwak // Applied Numerical Mathematics. — 1991.-V. 8.-P. 43−64.
- Ghia, U. High-Re Solutions for Incompressible Flow Using the Navier-Stokes Equations and a Multigrid Method / U. Ghia, K.N. Ghia, S.T. Shin // J. Comput. Rhys. 1982. — V. 48. — P. 378−411.
- Шеремет, М.А. Сопряжённый конвективно-кондуктивный теплоперенос в замкнутом объёме с локально сосредоточенными источниками тепловыделения : диссертация кандидата физ.-мат. наук / М. А. Шеремет. — Томск, 2006- 189 с.
- Merrikh, A.A. Natural convection in an enclosure with disconnected and codukting solid bloks / A.A. Merrikh, J.L. Lage // International Journal1 of Heat and Mass Transfer. 2005. — V. 48. — P. 1361−1372.
- Liagat, A. Conjugate natural convection in a square enclosure containing volumetric sources / A. Liagat, A.C. Baytas // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2001. — V. 44. — P. 3273−3280.
- Корольченко, А.Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочник / А. Я. Корольченко. — М.: Пожнаука, 2004. -Ч. 1.-713 с.
- Бабичев, А.П. Физические величины: Справочник / А. П. Бабичев, II.А. Бабункина, A.M. Братковский. — М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
- Щетинков, Е.С. Физика горения газов / Е. С. Щетинков. М.: Наука, 1965. -739 с.
- Кондратьев, В.Н. Константы скорости газофазных реакций: Справочник / В. Н. Кондратьев, Е. Е. Никитин. М.: Наука, 1971. — 351 с.
- Кондратьев, В.Н. Кинетика и механизмы газофазных реакций / В. Н. Кондратьев, Е. Е. Никитин. М.: Наука, 1974. — 558 с.
- Тепломассообмен: Справочник / под ред. А. В. Лыкова. М.: Энергия, 1978. -479 с.
- Химия горения / под ред. У. Гардинера. — М.: Мир, 1988. — 461 с.
- Васильев, А.А. Задержка воспламенения в монотопливных смесях / А. А. Васильев // Физика горения и взрыва. 2007. — Т. 43, № 3- С. 42−46.
- Высокоморная, О.В. Зажигание жидкого топлива сфокусированным потоком светового излучения / О. В. Высокоморная, Г. В. Кузнецов, П. А. Стрижак // Пожаровзрывобезопасность. 2010. — Т. 19, № 3. — С. 9−13.
- Высокоморная, О.В. Численное решение плоской задачи зажигания жидкого конденсированного вещества потоком излучения / 0-В. Высокоморная, Г. В. Кузнецов, H.A. Стрижак — НИ1 ТПУ. Томск, 2010. — 18 с. — Деп. в ВИНИТИ 14.07.2010, № 439.
- Теория тепло- и массопереноса / под ред. A.B. Лыкова, Ю. А. Михайлова. -Л.: Госэнергоиздат, 1963. 535 с.
- Парахин, Н.Ф. Топливо и теория горения / Н. Ф. Парахин. Севастополь: Вебер, 2003.-170 с.
- Теплотехнический справочник / под ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. — М.: Энергия, 1975. Т. 1. — 743 с.
- Теплотехнический справочник / под ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. — М.: Энергия, 1975. Т. 2. — 896 с.