Экспериментальное и теоретическое исследование процесса соударения капли жидкости с высокотемпературной стенкой
Диссертация
Теоретические работы, посвященные соударению капли жидкости со стенкой, имеют те или иные допущения и ограничения. В настоящее время ни одна математическая модель не может полностью описать связанные между собой механизмы деформации и теплообмена. Отсутствует и достаточное число экспериментальных работ, посвященных исследованию теплообмена между каплей и стенкой, а имеющиеся на сегодняшний день… Читать ещё >
Содержание
- ОГЛАВЛЕНИЕ
- УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
- ВВЕДЕНИЕ.л
- 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
- 1. 1. Анализ экспериментальных работ
- 1. 2. Анализ теоретических работ
- 2. ОПИСАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СОУДАРЕНИЯ
- 2. 1. Математическая модель соударения капли со стенкой
- 2. 2. Границы допустимости модели
- 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
- 3. 1. Экспериментальное оборудование
- 3. 2. Подсистема сбора температурных данных
- 3. 3. Подсистема вторичной обработки опытных данных
- 3. 4. Наладка и тестирование комплекса
- 3. 5. Оценка погрешности измерений
- 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
- 4. 1. Измерение температуры калориметра
- 4. 2. Восстановление теплового потока
- 4. 3. Теплосъем капель, полученный методом теплового баланса
- 4. 4. Погрешность результатов эксперимента
- 5. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
- 5. 1. Тестирование реализации модели
- 5. 2. Динамика деформации капли при соударении
- 5. 3. Влияние параметров процесса на динамические характеристики
- 5. 4. Влияние параметров процесса на теплообмен
- ВЫВОДЫ
Список литературы
- Стырикович М.А., Полонский В. С., Циклаури Г. В. Тепломассобмен, и гидродинамика в, двухфазных потоках атомных электрических станций. М., Наука, 1982.368 с.
- Сито М., FarelloR., Notes on Droplet Heat Transfer // Chem. Eng. Progress Symp. Ser., V. 65, N 92, P. 175.
- Styricovich M.A., Baryshev Yu.V., Tsiklaury G.V. The Mechanism of Heat and Mass Transfer a Water Drop on Heated Surface. // VI Intern. Heat Transf. Conf. Hemisphere Publ. Co, Washington, Toronto, 1978, V. 5, P. 239.
- Sashurai A., Shiotsu M. // VI Intern. Heat Transf. Conf. Hemisphere Publ. Co, Washington, 1974, V. 4. P. 81.
- Wachters L.H.J., Bonne H., Nouhuis H. J. The Heat Transfer from a Hot Horizontal Plate to Sessile Water Drops in the Speriodical State. // Chem. Eng. Sci. 1966. V. 21. P. 923.
- Wachters L.H.J., Westerling N.A.J. The Heat Transfer From a Hot Wall to Impingining Water Drops in the Spheriodal State, 1966, Chemical Engieneering Science, Vol. 21, P. 1047.
- Wachters L.H.J., Westerling N.A.J. The Heat Transfer from a Hot Wall to Impinging Mist Droplets in the Spheroidal State // Chem. Eng. Sci. 1966. V. 21. P. 1231.
- С. O. Pedersen. An Experimental Study of the Dynamic Behavior and Heat Transfer Characteristics of Water Droplets Impinging Upon a Heated Surface. // Int. J. Heat Mass Transfer, V. 13, P. 369.
- Moriyama A. Evaporation Rate of a Single Water Droplet on Hot. // Trans. IRPN and Steel Inst. Jap., Nippon, 1971. V. 14. P. 1024.
- Кутателадзе C.C. Основы теории теплообмена. М.-Л., Машгиз, 1962.456 с.
- Rotate S. Trans. Japan. Soc. Mech. Engrs. // 1970, V. 36, N. 287, P. 1146. Yl. Michiyoshi I., Makino K. Heat Transfer Characteristics of Evaporation of a Liquid
- Droplet on Heated Surfaces // Int J. Heat Mass Transfer, V. 21, P. 605. 13. Makino K. The Behavior of a Water Droplet on Heated Surface // Int J. Heat Mass Transfer, 1984, V. 27, P. 781.
- Секи М&bdquo- Кавамура X., Санокава К. Переходный температурный профиль горячей стенки при падении на нее жидкой капли // Теплопередача, 1978, т. 100, № 1,С. 181.
- П.Стырикович М. А., Ламден Д. И., Костановская М. Е. Теплообмен при кратковременном контакате жидкой капли с сильно перегретой поверхностью. //ТВТ, 1984, я. 22,№ 6.
- Королев Л. С* и др. Вопросы теплофизики ядерных реакторов //1977, Вып. 6, С. 60.
- Hall W.B. V Int. Heat Transfer Conf. // Tokyo, 3−7 September, 1974, V.4, P.125.
- McGinnis F. K., Holman J. P. Individual Droplet Heat Transfer Rates for Splattering in Hot Surface. // Int. J. Heat Mass Transfer, 1969, V. 12, N. 1, P. 95.
- MisomotoM., Et al. Evaporation and Egnition of Fuel Droplet on Hot Surface. //. Bull. Japan. Soc. Mech. Engrs., 1978, V. 21, N. 162, P. 1765.
- Остова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. // М.: Наука, 1979,320 с.
- Лабейш В. Г., Родионов О. А., Шелудъко О. В. Охлаждение высокотемпературной стенки жидкими струями и каплями. // Матер. VI Всес. Конф. по Тепломассообмену. Минск, 1980, № 4, С. 133.
- Лабейш В. Г., Шелудько О. В, Пименов А. Г. Теплосъем при струйном и капельном охлаждении высокотемпературной поверхности. // В кн. Тепловые процессы при производстве листового проката. JL, 1981, С. 86.
- Лабейш В. Г., Чудинов С. Н. Теплообмен жидкой струи с высокотемпературной стенкой. // Деп. журн. Теплофизика высоких температур, 1981, № 5, С. 398.
- Гонор А. Л., Ривкинд В. Я. Динамика капли // В кн. Итоги науки и техники, т. 17, М., 1982, С. 87.
- Гонор А. Л., Яковлев В. Я. Удар капли по твердой поверхности. // МЖГ, 1977, № 5, С. 151.
- Гонор А. Л., Яковлев В. Я. Динамика удара капли по твердой поверхности. // МЖГ, 1978, № 1, С. 36.
- Bowden P. F., Brunton J. Н. The deformation of Solids by Liquid Impact at Supersonic speed. // Proc. Roy. Soc. London, 1964, A282, P.331.
- Hancoh H. H., Brunton J. H. The Erosion of Solids by The Repeated Impact of Liquid Drops. // Phil. Trans. London, 1966, 66, N. 1110, P. 73.
- Brunton J. H., Camus J. J. The Row of a Liquid Drop During Impact. // In: Proc 3rd Int. Conf. Rain Erosion and Assoc. Phenomena, Elvetham Hall, Hampshire, England, 1970, P. 327.
- Алексеев В. К., Бодрышев В. В., Денисов Ю. Д., Перельман Р. Г. Экспериментальное исследование прочности при импульсных каплеударных нагружениях. // Пробл. прочности, 1977, № 6.
- Cheng L. Dynamic Spreading of Drops Impacting onto Solid Surface. // Ind. and
- Eng. Chem. Process Des. And Develop., 1977, V. 16,' N. 2, P. 192. i
- AX.Engel O. G. Water Drop Collisions with Solid surface. I I J. Res. Nat. Bur. Standards, 1958, V. 54, N. 5, P. 281.
- Akao F" Araki K., Mori S., Moriama A. Deformation Behaviors of a Liquid Droplet Impinging on a Hot Metal Surface. // Trans Iron and steel Inst. Jap., 1980,, V. 20, N. 11, P. 737 РЖ Мех. 1976.7Б716.
- Поваров О. А., Шальнев К. К. Соударение капли с движущейся плоской поверхностью.//Докл. АН СССР, 1975, т. 225, № 3, С. 553.
- Колпаков А. В. Некоторые задачи теории взаимодействия капель воды при соударении. // В сб.: Физика аэродисперсных систем. Киев, 1980, № 20.
- Гонор А. Л. Шаталова М. А. Задача о нормальном ударе по твердой стенке. // Науч. Тр. Всес. Заочн. Машиностр. Инст-та. Прикладная математика, 1976, т. 38, С. 51.
- Гонор А. Л., Куцаев С. Н. Исследование соударения вязкопластического тела с жесткой преградой при произвольном угле встречи. // Науч. Тр. Всес. Заочн. Машиностр. Инст-та. Прикладная математика, 1976, т. 38, С. 62.
- Stow С. D., Hadfield М. G. An experimental Investigation of Fluid Flow Resulting from the Impact of a Water Drop, with an Unyielding Dry Surface. // Proc. Trans. Roy. London, 1980, A373, N. 175, P. 419.
- Savic P., Boult G. T. The Liquid Flow Associated with the Impact of Liquid drops with Solid Surface. // Heat Transf. and Fluid Mech Inst. CIT, Standford, Calif., USA, 1957, P. 43 РЖМех, 1957, 3032.
- Hatta N., Fujimoto H., Takuda H., Kinoshita K., Takashi O. Collision Dynamics of a Water Droplet Impinging on a Rigid Surface above the Leidenfrost Temperature. // ISU International, 1995. Vol. 35, P. 50−55.
- Hatta N., Fujimoto H., Exparimental Study of Deformation Mechanism of a Water Droplet Impinging on Hot Metallic Surfaces Above the Leidenfros Temperature // Transactions of ASME, V. 119, P. 692,
- Hatta N., Fujimoto H., Collision Dynamic of Water Droplet Impinging on Hot Solid Surface // Steel Research V.69, N. 10, P. 429.
- SA.Akao F., Araki К., Могу S., Moryama A. Trans. Iron Steel Inst. Jpn., 20, 1980, P. 737.
- Euda Т., Enomoto T. Kanetsuki M. Bull. Jpn. Sci. Mach. Eng., 22,1979, P. 724.
- Shi-Chune Y., Kang Y. C. The Dinamic and Leidenfrost Temperature of Drops Impacting on a Hot Surface at Small Angles. // Experimental Thermal and Fluid Science, 1988, V. 1, N, 4, P. 363.
- Урбанович JI. И. и др. Исследование теплообмена при водяном форсуночном охлаждении высоконагретых поверхностей металла. // ИФЖ т. 39, № 2, с. 315.
- John D. В., Clinton J. S. Mappinf of Impact and Heat Transfer Regimes of Water Drops Impinging on a Polished Surface. // Int J. Heat Mass Transfer, 1997, V. 40, N. 2, P. 247.
- Pasandideh-Fard M" Aziz S. D. Et al. Cooling Effectiveness of a water Drop Impinging on a Hot Surface. // Int J. Heat and Fluid Flow, 2001, V. 22, P. 201.
- Yuen M. С., Chen L. W. Heat Transfer Measurements of Evaporating Liquid Droplets. // Int J. Heat Mass Transfer, 1978, V. 21, Р.537/
- Groendes V., Russel M. Measurement of Transient Surface Temperatures Beneath Lendefrost Water Drop. // VII Intern. Heat Transf. Conf., Munchen, 1982, V. 4. P. 131. PB20.
- Васильев Н.И. Взаимодействие осаждающихся капель с пленкой жщщости и с нагретой поверхностью. // Спец. 01.04.14. Автореф. дисс. к.т.н, М. 1991.
- Bergles A. E. et. all. Jet impingement Nucleate Boiling. // Int. Heat Mass Tranf. V. 29, N. 8,1986, P. 1095.
- Lee L. Y., Chen J. C. Liquid-solid Contact Measurements Using a Surface Thermocouple Temperature Probe in Atmospheric Pool Boiling Water. // Int. Heat Mass Tranf. 1985. V. 28, P. 1415.
- Hirt C. W., Nicols B. D. Volume of Liquid (VOF) Method for the Dynamics of Free Boundaries // Journal of Computational Physic?, 1981. V.39, P. 201.
- Демьянов А.Ю., Динариев О. Ю. Моделирование течений многокомпонентных многофазных смесей методом функционала плотности. // МФЖ, 2004. № 6, С. 101.
- Sussman М., Peter S., Stanley О. A Level Set Approach for Computing Solutions to Incompressible Two-Phase Flow // Journal of Computational Physics, 1994. V. l 14, P. 146.
- Лабунцов Д.А., Ягов В. В. Механика двухфазных систем // Москва, МЭИ, 2000.
- В.Г. Бабский, А. Д. Мышкис Методы решения задач гидромеханики для условий невесомости // Киев, Наукова Думка, 1992.
- Буевич Ю.А., Манкевич В. Н., Полоцкий В. И. К теории падения капель на перегретую поверхность. // ТВТ. 1986. Т. 24. № 4. С. 743.
- Буевич Ю.А., Манкевич В. Н. О динамической температуре Лейденфроста для недогретых капель.//ИФЖ.1990. Т. 58, № 4, С. 645.1., «
- Буевич Ю. А, Манкевич В. Н. Столкновениек испаряющейся капли с перегретой поверхностью.//РЖ, № 11,1986.
- Буевич Ю.А., Манкевич В. Н. О температуре Лейденфроста для недогретых капель.'//ИФЖ, 1983, т. 44, № 6.
- Буевич Ю.А., Манкевич В. Н. К вопросу о взаимодействии испаряющейся капли с нагретой поверхностью.//ФХГ, УрГУ, 1985.81 .Буевич Ю. А., Манкевич В. Н О кризисе теплообмена при охлаждении поверхностей двухфазным потоком. // ТВТ, 1991, т. 29, № 3, С. 610.
- Агафонов К. Н&bdquo- Буевич Ю.А., Манкевич В. Н. К теории охлаждения поверхностей потоками капельного аэрозоля. // ТВТ, 1991, № 1, С. 115.
- S3.Буевич Ю. А., Манкевич В. Н., Агафонов К. Н. О струйном охлаждении нагретых поверхностей потоком капельного аэрозоля. // ТВТ, 1992, т. 30, № 5, С. 957.
- Буевич Ю.А., Манкевич В. Н. Столкновение испаряющейся капли с нагретой стенкой.//ИФЖ, 1982, т. 43, № 6, С. 945.
- Буевич Ю.А., Манкевич В. Н. К теории явления Лейденфроста. // ТВТ, 1982, т. 20, № 6, С. 1136.
- Буевич Ю.А., Манкевич В. Н. Динамическое и тепловое взаимодействие капель с горячими поверхностями. // ТВТ, 1982, т. 20, № 7, С. 99.
- Казенин Д.А., Макеев А. А. Столкновение капли с поверхностью в условиях пленочного кипения при учете зависимости свойств от температуры среды. // ТВТ, 1987, т. 25, № 2.
- Ш. Гухман А. А, Волынец А. З. и др. О температуре разреженного потока капель, отраженных от нагретой поверхности. //ИФЖ, 1984, т. 47, № 5.
- Туликов А.В., Берлин И. И., Карпышев А. В., Лосев С. В. Влияние недогрева жидкости на соударение одиночной капли с нагретой стенкой. // ТВТ. 2000. Т.38. № 1. С. 161.
- Туликов А.В., Берлин И. И., Карпышев А. В. Модель соударения капли жидкости с высокотемпературной твердой поверхностью. // ТВТ. 2004. Т.42. № 6. С. 921.
- Туликов А.В. Моделирование соударения капли жидкости ' с высокотемпературной твердой стенкой. // XIV Конф. По Выч. Мех. и Совр. Прикл. Прогр. Сист., 25−31 мая 2005, Алушта, Крым.
- Туликов А.В. Деформация капли жидкости при моделировании процесса соударения с высокотемпературной стенкой. // Объединенный Научный Журнал, 2005. № 31, С. 24. ,
- Туликов А.В. Теплообмен при моделировании процесса соударения капли с высокотемпературной стенкой. // Объединенный Научный Журнал,, 2005. № 31, С. 63.
- Ландау Л.Д., Лившиц Е. М. Механика сплошных сред. М.: ГИТТЛ. 1954. 795 с.
- Самарский АЛ., Попов Ю. П. Разностные методы решения задач газовой динамики. М.:.Наука. 1992.382 с. 96 .Алифанов О. М. Идентификация процессов теплообмена летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1979.216 с.
- Иванов А.К. Преобразование напряжения в частоту. // Радио, 1991. №. 3. С. 348.
- Кенцл Т. Форматы файлов Интернет. С-П: 2001.412 с.
- Фролов В.Ф., Ревизников Д. Л. Численные методы. М., Физматлит, 2004.410 с.
- Лыков А.В. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия, 1972.560 с.
- Лыков А.В. Теория теплопроводности. //, М., Высшая школа, 1967.615 с.
- Рабинович С.Г. Погрешности измерения Л, Энергия, 1978.378 с. 103. ГОСТ Р 50 431−92.
- Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Юнити-Дана, 2004.573 с.
- Lord Raileigh On of the Capillary Phenomena of Jets. // Proc. Roy. Soc., 1879.