Построение модели течения многокомпонентного газа в плоском канале с поглощающими стенками

Авторы

Никитченко Ю. А.^*, Сергеева Н. И.^**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: nikitchenko7@yandex.ru
**e-mail: natasg777@yandex.ru

Аннотация

В работе представлена физико-математическая модель течения смеси газов в плоском канале с поглощающими стенками. Рассматривается смесь двух газов, один из которых конденсируется на поверхности канала. Расчетная область канала разбита на две подобласти: в пристеночной, кинетической области решается модельное кинетическое уравнение многоатомных газов, в остальной, гидродинамической области – система уравнений двух температурной модели. Проведенные расчеты показали, что примерно на пятистах длинах свободного пробега молекулы происходит почти полная конденсация компонента. На участке интенсивной конденсации скорость обоих компонентов уменьшается (эффект диффузора), затем возрастает.

Ключевые слова:

неравновесные течения, смеси газов, течение газа в плоском канале

Список источников

1. Минаков А.В., Лобасов А.С., Дектерев А.А. Моделирование гидродинамики и конвективного теплообмена в микроканалах // Вычислительная механика сплошных сред. 2012. Т. 5, № 4. С. 481-48.
2. Колодежнов В.Н., Веретенников А.С. Течение в цилиндрическом канале нелинейной вязкопластической жидкости // Труды МАИ. 2022. № 125. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=168169. DOI: 10.34759/trd-2022-125-09
3. Гулакова С.В., Попов В.Н. Аналитическое решение уравнения Вильямса в задаче о течении Пуазейля с использованием зеркально-диффузной модели взаимодействия молекул газа со стенками канала // Журнал технической физики. 2015. Т. 85, № 4. C. 130-137.
4. Lorenzani S. A microchannel flow application of a linearized kinetic Bhatnagar-Gross-Krook-type model for inert gas mixtures with general intermolecular forces // Physics of Fluids. 2019. Vol. 31, P. 072001. DOI: 10.1063/1.5098013
5. Sabouri M., Darbandi M. Numerical study of species separation in rarefied gas mixture flow through micronozzles using DSMC // Physics of Fluids. 2019. Vol. 31, P. 042004. DOI: 10.1063/1.5083807
6. Кошмаров Ю.А., Рыжов Ю.А. Прикладная динамика разреженного газа. - М.: Машиностроение, 1977. - 184 с.
7. Шарипов Ф.М., Селезнев В.Д. Движение разреженных газов в каналах и микроканалах. – Екатеринбург: УрО РАН, 2008. – 230 с.
8. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. - М.: Наука, 1967. - 440 с.
9. Лукашев В.В., Попов В.Н., Юшканов А.А. Математическое моделирование процессов переноса в плоских каналах // Журнал Средневолжского математического общества. 2011. Т. 13, № 2. С. 81–91.
10. Минаков А.В., Лобасов А.С., Дектерев А.А. Моделирование гидродинамики и конвективного теплообмена в микроканалах // Вычислительная механика сплошных сред. 2012. Т. 5, № 4. С. 481-488.
11. Иванов А.И. Экспериментальное исследование течения газа вблизи перфорированных стенок трансзвуковой аэродинамической трубы // Ученые записки ЦАГИ. 1987. T. 18, № 3. С. 131-135.
12. Tikekar M., Shiv S.G., Agrawal A. Measurement and modeling of pulsatile flow in microchannel // Microfluidics and Nanofluidics. 2010. Vol. 9, Issue 6. P. 1225-1240. DOI: 10.1007/s10404-010-0642-z
13. Сизых Г.Б. Течение пуазейлевского типа в канале с проницаемыми стенками // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: физико-математические науки. 2022. Т. 26, № 1. С. 190-201. DOI: 10.14498/vsgtu1900
14. Хатунцева О.Н. Об учете влияния стохастических возмущений на решения уравнений Навье-Стокса в задаче Хагена-Пуазейля // Труды МАИ. 2018. № 100. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=93311
15. Хатунцева О.Н. O нахождении критического числа Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода в задаче Хагена-Пуазейля // Труды МАИ. 2018. № 101. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=96567
16. Панасенко А.В., Даньков Б.Н., Архиреева Е.Ю. Результаты расчета трансзвукового течения газа в плоском канале, разделенном перфорированными стенками // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2018. Т. 19, № 4. DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.19.4.772
17. Блохин А.М., Семенко Р.Е. Поиск стационарных течений пуазейлевского типа для несжимаемой полимерной жидкости в каналах с перфорированными стенками // Прикладная механика и техническая физика. 2022. № 1. С. 33-41. DOI: 10.15372/PMTF20220105
18. Блохин А.М., Ткачёв Д.Л. Неустойчивость по Ляпунову стационарных течений полимерной жидкости в канале с перфорированными стенками: математический сборник. – М.: Математический институт им. В.А. Стеклова Российской академии наук. 2022. Т. 213, № 3. С. 3–20.
19. Нейланд В.М. Оптимальная проницаемость стенок аэродинамической трубы при малых сверхзвуковых скоростях // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1989. № 4. С. 187-189.
20. Березко M.Е. Влияние выбора граничных условий на результаты расчета пристеночных течений // Труды МАИ. 2022. № 122. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=164197. DOI: 10.34759/trd-2022-122-09
21. Никитченко Ю.А., Попов С.А., Сергеева Н.И. Система модельных кинетических уравнений для многокомпонентного газа // Теплофизика высоких температур. 2023. Т. 61, № 5. С. 736–743. DOI: 10.31857/S0040364423050113
22. Никитченко Ю.А., Сергеева Н.И. Модельное кинетическое уравнение для смеси одно и многоатомных газов // Вестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-Математика. 2024. № 1. С. 56–67. DOI: 10.18384/2949-5067-2024-1-56-67
23. Жданов В.М., Алиевский М.Я. Процессы переноса и релаксации в молекулярных газах. - М.: Наука, 1989. - 336 с.
24. Никитченко Ю.А. О целесообразности учета коэффициента объемной вязкости в задачах газовой динамики // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 2018. № 2. С. 128-138.
25. Никитченко Ю.А., Сергеева Н.И. Особенности формирования ударных волн в газовой смеси в зависимости от концентрации ее компонентов // Теплофизика высоких температур. 2024. Т. 62, № 5. C. 704–712. DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364424050085

Скачать статью