Взаимодействие слоя с волной сжатия

Смесеобразование. Первый раздел главы 3 посвящен обзору исследований в области физико-математического моделирования процесса смешения твердых частиц с высокоскоростными потоками газа, возникающего при действии ударных волн, волн сжатия и разрежения на неустойчивые пылевые отложения, расположенные на границах каналов, на пластинах, в кавернах, и на свободные облака частиц. Описываются, в частности, эксперименты в ударных трубах с частицами, лежащими первоначально в кавернах и на поверхностях. Экспериментальные данные, которые представлены в в 1дe распределений концентрации частиц в различных точках пространства по высоте над неустойчивым слоем, распределений давления на нижней стенке ударной трубы, используются исследователями для верификации разработанных математических моделей как в режимах одиночных частиц и взаимодействующих континуумов, так и турбулентной диффузии. Анализ экспериментальных и расчетных данных показал в некоторых случаях корректность рассматриваемых моделей, которые позволяют [c.16]

В литературе представлены работы по исследованию взаимодействия неустойчивых слоев пыли, нагретых и холодных слоев газа с различными элементами газодинамических течений ударными волнами, волнами сжатия и разрежения (в основном в холодных потоках). Имеются описания явления слоевой детонации , возникающей при инициировании пристенных слоев или облаков реагирующих частиц волнами сжатия или ударными волнами. [c.17]

Предложена математическая модель двухскоростной и двухтемпературной механики смесей для описания процессов, протекающих при взаимодействии ударных волн и волн сжатия с областью перемешивания двух газов. В рамках упрощенной математической модели построено решение, описывающее формирование диффузионного слоя перемешивания. В общем случае для полной модели смеси численно решена задача о взаимодействии этого слоя с ударными волнами и волнами сжатия в одномерном нестационарном течении. Дан анализ возникающих волновых картин течения как при переходе ударной волны из легкого газа в тяжелый, так и из тяжелого в легкий. Обнаружено, что при прохождении ударной волны из тяжелого газа в легкий слой оказывается пересжатым, что приводит к его расширению после сжатия за фронтом преломленной ударной волны. Получено удовлетворительное совпадение с данными экспериментов по изменению ширины слоя перемешивания. [c.21]

ВЫХОДИТ на контактную поверхность и т.д. Интенсивность волн падает по мере удаления от фронта УВ. Для слабых УВ интенсивность внутренних волн падает достаточно быстро, поскольку внешнее давление за фронтом УВ невелико и при каждом взаимодействии с контактной поверхностью значительная часть энергии волны выходит во внешнюю среду. Для сильных УВ, имеющих высокое давление за фронтом, пропорции между интенсивностью отраженных и прошедших волн изменяются, и волны наблюдаются внутри слоя на достаточно большом расстоянии от фронта лидирующей УВ. При этом форма поверхности раздела имеет выраженный периодический характер впадины соответствуют приходу на контактную поверхность волн сжатия, а гребни - волн разрежения. [c.246]

На рис. 3.52 приведены профили общего давления и молярной концентрации легкого газа на различные моменты времени для УВ, распространяющейся из Не в Хе. Начальная ширина слоя = 40 мм, - = 0,2-/ = 50,5-/ = 110,4-/ = 150,5 - / = 230 мкс, М = 2.5. Видно, что по мере продвижения ударной волны по слою ее интенсивность падает. Однако на выходе из слоя (/ = 110 мкс) давление за прошедшей УВ существенно выше, чем в расчетах задачи о распаде произвольного разрыва. В результате слой перемешивания оказывается пересжатым и происходит его расширение, которое приводит к распространению вправо волны сжатия, взаимодействующей с волной разрежения, в тяжелом газе. По мере продвижения преломленной волны [c.287]

На рис. 3.54 аналогичное сравнение проведено для волны сжатия, идущей из смеси в Не (из тяжелого в легкий). В расчетах в отличие от эксперимента за проходящей ударной волной имеет место более медленное сжатие слоя, а за отраженной от торца УВ - более сильное. Этот факт, на наш взгляд, объясняется тем, что в вертикальной ударной трубе в данном случае тяжелый газ располагался над легким, т.е. слой находился в неустойчивом положении и сказалось развитие двумерных возмущений, не учитываемых в расчетах. Волновая картина в данном случае состоит из волны сжатия, распространяющейся по легкому газу, и волны разрежения, выходящей из слоя и движущейся по тяжелому газу. По сравнению аналогичной задачей взаимодействия ударной волны со слоем не обнаружено расширения слоя после прохождения падающей волны сжатия через слой перемешивания. [c.289]

Лифшиц [12, с. 471], используя результаты работы о теплоемкости тонких пленок и игл при низких температурах исследовал также теплоемкость слоистых структур при низких температурах. В отличие от Тарасова, который не учитывает дисперсию волн, Лифшиц считает, что колебания изгиба плоской системы даже в области длинных волн обладают законом дисперсии, отличным от закона дисперсии колебаний сжатия и растяжения. Критикуя теорию теплоемкости Тарасова, Лифшиц [12, 13] отводит определяющую роль при низких температурах волнам изгиба с необычным законом дисперсии. Из его работ следует, что Г -закон характерен не для структур с невзаимодействующими слоями, а обусловлен именно специфичным взаимодействием между слоями. Для разных интервалов температур Лифшиц получил разные температурные зависимости теплоемкости. В области температур, где взаимодействием между слоями можно пренебречь (Г [c.91]

Исследования в рамках модели взаимодействующих континуумов показали, что при взаимодействии УВ со слоями мелких частиц, жидкости или холодного/нагретого газа в области, занимаемой слоем и газом, лежащим вьше него, реализуется сложная ударно-волновая картина. Она включает в себя УВ, распространяющуюся в чистом газе, преломленную УВ в слое и систему волн разрежения и сжатия, возникающую в слое пыли. Отмечается вихревое образование на передней кромке прямоугольной границы слоя пыли. [c.17]

Наличие даже слабого скачка уплотнения приводит к резкому увеличению давления во внешнем потоке. Рост давления передается навстречу потоку по дозвуковой части пограничного слоя. Линии тока отклоняются от стенки, порождая в сверхзвуковой части пограничного слоя семейство волн сжатия, которые распространяются во внешний поток и оказывают влияние на форму и интенсишность окачка уплотнения вблизи области взаимодействия. Продольный градиент давления в пограничном слое оказывается значительно меньше, чем во внешнем потоке. Если скачок слабый, то движение в пограничном слое происходит под воздействием небольшого положительного градиента давления и отрыв потока не происходит. С увеличением интенсивности скачка уплотнения во внешнем потоке возрастает градиент давления вблизи стенки и возникает отрыв пограничного слоя. При этом увеличивается отклонение линий тока в сверхзвуковой части течения, благодаря чему поддерживается необходимое распределение давления, соответствующее данной интенсивности скачка уплотнения. В зависимости от условий во внешнем потоке (интенсивности скачка уплотнения, местного числа М, ускоренного или замедленного характера течения) и формы обтекаемого тела возможны два случая. В первом случае поток после отрыва присоединяется снова к стенке. Сразу за скачком уплотнения возникают волны разрежения, как при обтекании внешпего тупого угла. В месте присоединения поток направлен под некоторым углом к стенке, поэтому здесь возникает новый скачок уплотнения, который может вызвать иногда новый отрыв пограничного слоя. Таким образом, могут появиться несколько 22 [c.339]

В [21] экспериментально исследуется процесс поднятия пыли из слоя под действием волн разрежения. Здесь экспериментально продемонстрировано, что не только ударные волны и волны сжатия могут послужить причиной нежелательного диспергирования порошковых материалов, но и волны разрежения. Для исследований использовалась вертикальная труба длиной 2.6 м, сечением 28x56 мм. Параметры волны разрежения измерялись с помощью трех пьезоэлектрических датчиков, расположенных на расстоянии 0.5 м друг от друга. Для измерения концентрации пыли использовался метод ослабления лазерного излучения (ксенон-неоновый лазер и фотодиод). Испытываемая пыль помещалась в ящик, располагаемый на дне испытательной секции (камеры высокого давления) ударной трубы. После разрыва диафрагмы в камеру высокого давления проникали волны разрежения и взаимодействовали со слоем зерновой пыли (среднемассовый диаметр 10 мкм, истинная плотность 1300 кг/м , средняя плотность 760 кг/м ). Варьируемыми параметрами являлись давление в камере высокого давления, высота слоя, местоположение диафрагмы. В работе приведены зависимости концентрации частиц над слоем от времени и высоты, на основе упрощенных представлений о механизме подъема слоя получена оценка скорости подъема частиц на начальной стадии. Показано, что концентрация частиц в облаке, поднятом волной разрежения, может достичь взрывоопасного предела как по кислороду, так и по воздуху. [c.194]

К проблеме взаимодействия УВ с пылевыми слоями тесно примыкает вопрос взаимодействия УВ с контактными разрывами, разделяющими два газа с сильно различающимися молекулярными весами. Действительно, смесь газа и твердых частиц можно моделировать тяжелым газом, сохраняя при этом одинаковыми числа Атвуда для обоих течений. Такой подход для моделирования рассматриваемой нами задачи о подъеме пыли был реализован, например, в работах А.Л. Кель, которые были процитированы выше и в которых исследовалось перемещивание двух различных газов на границе между ними в слое смешения. Традиционно слой перемешивания рассматривается как поверхность разрыва плотности, т.е. контактный разрыв. Взаимодействие ударной волны с коцтактным разрывом в одномерном нестационарном приближении описывается классическим решением задачи о распаде произвольного разрыва. Переход ударной волны из одного газа в другой через возмущенный контактный разрыв порождает неустойчивость Рихтмайе-ра-Мешкова. На заключительной стадии в области первоначального контактного разрыва образуется турбулентная область перемешивания, разделяющая потоки сжатых газов. Известно, что замена разрывного изменения плотности на контактном разрыве на непрерывное в некотором слое конечной ширины может снижать скорость роста возмущений на начальной стадии развития неустойчивости Рихмайера-Мешкова. Это отмечалось, например, в работах [103, 104], в которых проводились теоретические исследования нарастания амплитуды возмущения, и в экспериментальных работах [105 108]. [c.280]

В [47] методами численного моделирования исследована проблема инициирования гетерогенной детонации алюминия в кислороде в пристенном слое частиц, т. е. проблема слоевой детонации. Установлено, что прохождение слабой ударной волны по облаку, занимающему часть поперечного сечения плоского канала, приводит к излому фронта УВ и сжатию облака за фронтом. Для ударных волн как прямоугольного профиля, так и сопровождаемых волной разрежения, образовавшееся уплотнение облака затем распространяется на поперечное сечение канала с формированием характерной вихреобразной структуры на кромке облака. Отражение наклонной УВ внутри облака от плоскости симметрии может быть как регулярным (при малой относительной ширине облака), так и нерегулярным с образованием ножки Маха. Для крупной фракции частиц взаимодействие релаксационных зон приводит к размазыванию картины отражения УВ от плоскости симметрии внутри облака. Взаимодействие сильной УВ с облаком аэровзвеси алюминия приводит к воспламенению частиц и формированию детонационной волны в облаке. Установившийся режим детонации для поддерживаемой УВ характеризуется периодическими колебаниями течения, что обусловлено прохождением и отражением поперечных волн от стенок канала (плоскости симметрии). Осредненное по времени распространение детонационной волны соответствует перёслсатому режиму стационарной детонации. [c.203]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология