Численное моделирование трехмерных нестационарных течений газа через пористые объекты с источниками энерговыделения
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2016.9.3.27Ключевые слова:
пористые среды, энерговыделение, газовое охлаждение, численное моделированиеАннотация
Исследуются течения газа в поле силы тяжести через пористые объекты с источниками энерговыделения при саморегуляции расхода проходящего через объект газа, то есть когда задано давление на границах пористого объекта, а расход проходящего через него газа заранее неизвестен и должен находиться в результате решения задачи. Такие процессы в пористых средах характерны для очагов тепловыделения, возникающих в результате природных или техногенных катастроф (подобно аварийному энергоблоку Чернобыльской АЭС). В настоящей работе для описания нестационарных процессов в пористых саморазогревающихся трехмерных объектах предложена математическая модель и разработан оригинальный численный метод, основанный на комбинации явных и неявных конечно-разностных схем. Достоинством численной модели является её возможность рассчитывать нестационарные процессы в условиях как принудительной фильтрации, так и естественной конвекции. Посредством вычислительного эксперимента проведено изучение воздушного охлаждения пористых трехмерных объектов с различным распределением очагов тепловыделения при постоянном суммарном выделении энергии и показано, что в числе других факторов на общий разогрев объекта влияет также распределение в его горизонтальном сечении источников энерговыделения заданной интенсивности.
Скачивания
Библиографические ссылки
Маслов В.П., Мясников В.П., Данилов В.Г. Математическое моделирование аварийного блока Чернобыльской АЭС. - М.: Наука, 1987. - 144 с.
2. Алдушин А.П., Мержанов А.Г. Теория фильтрационного горения: общие представления и состояние исследований // Распространение тепловых волн в гетерогенных средах / Под. ред. Ю.Ш. Матроса. - Новосибирск: Наука, 1988. - С. 9-52.
3. Маслов В.П., Молотков И.А. Условие отсутствия перегрева в реакторе, оценка критической константы // ДАН. - 2007. - Т. 415, № 4. - С. 475-477. DOI
4. Маслов В.П., Молотков И.А. Переход от стационарного охлаждения к перегреву в аварийном реакторе // ДАН. - 2008. - T. 418, № 4. - С. 482-485. DOI
5. Маслов В.П., Молотков И.А. Аварийный реактор в режиме перегрева // ДАН. - 2008. - Т. 421, № 4. - С. 482-485. DOI
6. Молотков И.А. Локализация тепловой энергии в аварийном реакторе в процессе его перегрева // ДАН. - 2008. - Т. 422, № 5. - С. 608-611. DOI
7. Маслов В.П., Молотков И.А. Высокотемпературные процессы в пористой среде // Теплофизика высоких температур. - 2009. - Т. 47, № 2. - С. 242-246. DOI
8. Луценко Н.А. Одномерный стационарный режим фильтрации газа через слой неподвижного тепловыделяющего конденсированного материала // Дальневосточный математический журнал. - 2002. - Т. 3, № 1. - С. 123-130.
9. Луценко Н.А. Нестационарные режимы охлаждения пористого тепловыделяющего элемента // Матем. моделирование. - 2005. - Т. 17, № 3. - С. 120-128.
10. Левин В.А., Луценко Н.А. Возникновение неустойчивых режимов охлаждения пористого тепловыделяющего элемента при докритических краевых условиях // Горение и плазмохимия. - 2005. - Т. 3, № 2. - С. 81-92.
11. Левин В.А., Луценко Н.А. Течение газа через пористую тепловыделяющую среду при учете температурной зависимости вязкости газа // Инженерно-физический журнал. - 2006. - Т. 79, № 1. - С. 35-40. DOI
12. Левин В.А., Луценко Н.А. Неоднозначное влияние теплопроводности при движении газа через пористые среды с очагами энерговыделения // ДАН. - 2015. - Т. 462, № 4. - C. 418-421. DOI
13. Теплицкий Ю.С., Ковенский В.И. Термомеханика тепловыделяющего зернистого слоя // Инженерно-физический журнал. - 2008. - Т. 81, № 4. - С. 637-645. DOI
14. Ковенский Г.И., Теплицкий Ю.С., Ковенский В.И. О свободной конвекции в тепловыделяющем зернистом слое // Инженерно-физический журнал. - 2010. - Т. 83, № 2. - С. 229-234. DOI
15. Теплицкий Ю.С., Ковенский В.И. О термомеханике тепловыделяющего слоя при переменном размере частиц // Инженерно-физический журнал. - 2011. - Т. 84, № 5. - С. 933-937. DOI
16. Левин В.А., Луценко Н.А. Численное моделирование двумерных нестационарных течений газа через пористые тепловыделяющие элементы // Вычислительные технологии. - 2006. - Т. 11, № 6. - С. 44-58.
17. Левин В.А., Луценко Н.А. Нестационарные течения газа через осесимметричные пористые тепловыделяющие объекты // Матем. моделирование. - 2010. - Т. 22, № 3. - С. 26-44. DOI
18. Левин В.А., Луценко Н.А. Движение газа через пористые объекты с неравномерным локальным распределением источников тепловыделения // Теплофизика и аэромеханика. - 2008. - Т. 15, № 3. - С. 407-417. DOI
19. Левин В.А., Луценко Н.А. Моделирование двумерных нестационарных течений газа в саморазогревающихся полигонах твердых бытовых отходов // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2011. - Т. 4, № 1. - С. 55-64. DOI
20. Lutsenko N.A. Numerical modeling of unsteady gas flow through porous heat-evolutional objects with partial closure of the object’s outlet // Int. J. Heat Mass Tran. - 2014. - Vol. 72. - pp. 602-608. DOI
21. Луценко Н.А., Мирошниченко Т.П., Одякова Д.С., Харитонов Д.И. Параллельная реализация алгоритма для расчета двумерных нестационарных течений газа через пористые объекты с источниками тепловыделения // Вычислительные технологии. - 2011. - Т. 16, № 2. - С. 98-110.
22. Луценко Н.А., Тарасов Г.В., Гырник К.А. OpenMP-версия параллельного алгоритма расчета нестационарных течений газа через пористые объекты с источниками энерговыделения: анализ и применение // СибЖВМ. - 2014. - Т. 17, № 3. - С. 229-244. DOI
23. Lutsenko N.A., Levin V.A. Effect of gravity field and pressure difference on heterogeneous combustion in porous media // Combust. Sci. Technol. - 2014. - Vol. 186, no. 10-11. - P. 1410-1421. DOI
24. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. - М.: Наука, 1978. - 336 с.
25. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: в 2-х т. - М.: Мир, 1990. - Т. 1. - 384 с.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2016 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.