2015 1(16)

Вернуться в содержание

   Краткая аннотация

 

Страницы:

61 - 66

Язык:

RU

Библ.:

4


Скачать статью:

2015_1(16)_11.pdf

 

 

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КИПЕНИЯ В НЕВЕСОМОСТИ

doi:10.23877/MS.TS.23.011

Сапожников В.Б.1, Корольков А.В.2

1 АО "ЭКА", Королев, Россия
2ООО НТВЦ "Эдукон", Юбилейный, Россия


Ссылка для цитирования:Citation:

Сапожников В.Б. Математическое моделирование процессов кипения в невесомости / В.Б. Сапожников, А.В. Корольков // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. - Днепропетровск: НПВК "Триакон". - 2015. - Вып. 1(16). - С. 61 - 66. doi: 10.23877/MS.TS.23.011.


Ключевые слова:Keywords:

математическое моделирование; практическая невесомость; кипение жидкости; пузырьковый режим


Аннотация:Abstracts:

Методами математического моделирования с использованием вычислительного эксперимента проводятся исследования процессов кипения жидкости в условиях полной невесомости с целью подтверждения научной гипотезы о существовании негравитационных механизмов отрыва парового пузыря от поверхности нагревателя.
Известно, что в земных условиях и в условиях пониженной интенсивности поля массовых сил кризис кипения возникает, когда интенсивность парообразования столь велика, что поток пара препятствует поступлению жидкости к поверхности нагревателя.
Этот процесс количественно хорошо описывается формулой Кутателадзе или другими формула-ми, связывающими критический тепловой поток со значением ускорения силы тяжести g. В основу связи заложен механизм неустойчивости Кельвина-Гельмгольца (объяснение Зубера) при взаимодействии области пара и струи жидкости, порожденном силами плавучести (неустойчивостью Релея-Тейлора).
В отсутствие релей-тейлоровского механизма образования струи жидкости в условиях невесомости за подачу жидкости к поверхности нагревателя оказывается ответственным инерционное движение жидкости, порожденное упругостью пара в пузыре и оттягивающее пузырь от поверхности нагрева.
Это движение обусловлено ростом парового пузыря в процессе нагрева. Кроме того, граница раздела "жидкость-пар" начинает пульсировать по мере увеличения размеров пузыря вследствие упругости пара в пузыре.
Указанные процессы могут привести к отрыву пузыря от поверхности нагрева даже при очень малой интенсивности поля массовых сил.
Для описания этих процессов в работе предложена математическая модель сложной гидродинамической системы – системы жидкость-газ. Сложность такой системы заключается в необходимости учитывать сжимаемость газовой фазы, находящейся в динамическом взаимодействии с несжимаемой жидкостью.
Это обстоятельство усложняет численную реализацию модели. Поэтому разработанный алгоритм расчета имеет и самостоятельную научную ценность.
Основным же результатом работы следует считать подтверждение выдвинутых научных гипотез, уточняющих понимание такого сложного физического явления, как кипение жидкости.
Показано, что в условиях пониженной гравитации с уменьшением интенсивности поля массовых сил возрастает роль инерционных сил, вызванных упругостью парового пузыря.
Результаты расчетов удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, полученными в условиях, близких к невесомости.
Подтверждение научной гипотезы о существовании негравитационных механизмов отрыва парового пузыря от поверхности нагревателя открывает возможность реализации пузырькового режима кипения в условиях полной невесомости.
Практическая значимость такой возможности заключается в разработке более эффективных теплообменных аппаратов, основанных на фазовом переходе, работающих в условиях реального космического полета.


Литература:References:

  1. Korolkov A.V., Savitchev V.V. On Liquid-Gas System Behavior in the Variable Field of Acceleration Vector. Non-gravitational mechanism of convection and heat/mass transfer. International Workshop. Abstract. September 15-17, 1994. Zvenigirod, Russia, p 9-10.

  2. Merte, H. Jr., Lee, H.S., at al., Hucleation, Bubble Growth and Heat Transfer in Extended Microgravity Pool Boiling. Proceedings of the Joint Xth European and VIth Russian Symposium on Physical Sciences in Microgravity, Vol 1, Moscow, 1997, p 354-365.

  3. Корольков А.В. , Сапожников В.Б. , Черкасов И.Л. О постановке наземных экспериментальных исследований процесса образования паровых пузырей в условиях невесомости // Тезисы докладов XXXVII чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Калуга: изд. "Эйдас", 2002,- с. 154.

  4. Корольков А.В., Сапожников В.Б. Отделение газа от жидкости в потоке газожидкостной смеси в условиях невесомости с помощью комбинированных пористо-сетчатых материалов // Современная наука: идеи, исследования, результаты, технологии. Выпуск 1(14).- Днепропетровск: "НПВК Триакон", 2014.-с. 60-65.

 

 
     

© НПВК "Триакон" 2009-2016