Численное моделирование неравновесных процессов тепломассопереноса в реакторе для получения пористого титана
Автор: Цаплин Алексей Иванович, Нечаев Владимир Николаевич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 4 т.6, 2013 года.
Бесплатный доступ
Предложена математическая модель, описывающая динамику неравновесного тепломассопереноса в технологическом процессе магнийтермического восстановления титана из его тетрахлорида. Для осесимметричной расчётной области в двухслойной системе, имеющей проницаемую границу между расплавом магния и пористым титаном, представлена постановка краевой задачи в переменных температура–завихренность–функция тока. Описан алгоритм вычислительного эксперимента. Приводятся результаты численного моделирования – поля температур, функции тока, давлений, с учетом сопряженных процессов на границе расплава магния с блоком титана.
Пористый титан, расплав магния, тепломассоперенос, математическая модель
Короткий адрес: https://sciup.org/14320700
IDR: 14320700 | УДК: 536.242:536.421 | DOI: 10.7242/1999-6691/2013.6.4.53
Numerical modeling of non-equilibrium heat and mass transfer processes in a reactor for the production of porous titanium
A mathematical model is proposed to describe the dynamics of non-equilibrium heat and mass transfer in the process of magnesium-thermal recovery of titanium from its tetrachloride. For the axially symmetric computational domain in the two-layer system with a permeable interface between the molten magnesium and the porous titanium, the boundary value problem is formulated in terms of temperature-vortex-stream function variables. An algorithm for performing computational experiments is described. With allowance made for conjugate processes at the interface between the molten magnesium and the titanium, the results of numerical simulation of the temperature field, stream function and pressure are presented.
Список литературы Численное моделирование неравновесных процессов тепломассопереноса в реакторе для получения пористого титана
- Нечаев В.Н., Цаплин А.И. Моделирование гидродинамических явлений в реакторе получения губчатого титана//Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. -2012. -Т. 14, № 4. -С. 25-33.
- Власов В.В. Изучение влияния параметров процессов восстановления и сепарации на структуру губчатого титана и полноту очистки его от хлорсодержащих примесей: Автореф. дис. канд. техн. наук. -Л., ВАМИ, 1968. -16 с.
- Скрыпнюк В.М., Родякин В.В., Кушкин Б.М. Пористость губчатого титана//Металлургия и химия титана. -М.: Металлургия, 1970. -Т. 4. -С. 93-97.
- Листопад Д.А. Усовершенствование магниетермического процесса получения титана губчатого с целью снижения поступления примесей//ТАРП. -2012. -Т. 3, № 1 (5). -С. 13-14.
- Руссо В.Л. Теплофизика металлургических гарнисажных аппаратов. -М.: Металлургия, 1978. -248 с.
- Гармата В.А., Петрунько А.Н., Галицкий Н.В. и др. Титан. -М.: Металлургия, 1983. -559 с.
- Тарасов А.В. Металлургия титана: Учеб. пособие. -М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. -328 с.
- Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. -М.-Л.: ОГИЗ-Гостехиздат, 1947. -244 с.
- Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. -М.: Недра, 1984. -212 с.
- Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде. -М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2004. -628 с.
- Nield D.A., Bejan A. Convection in porous media. -New Yоrk: Springer, 1999. -546 p.
- Бочарова А.А., Плаксина И.В. Влияние границы на свободноконвективное течение в пористой среде при заданной теплоотдаче с вертикальной поверхности//Вычисл. мех. сплош. сред. -2011. -Т. 4, № 3. -С. 5-12.
- Bahadori F., Rashidi F. CFD simulation of temperature dependent viscosity under free convection through two-layered porous media//Contemporary Engineering Sciences. -2012. -V. 5, N. 2. -P. 67-74.
- Бирих Р.В., Рудаков Р.Н., Трусов П.В., Швейкин А.И. Линейные задачи теории гидродинамической устойчивости: Учеб. пособие. -Пермь: Изд-во ПГТУ, 2008. -99 с.
- Колчанова Е.А., Любимов Д.В., Любимова Т.П. Влияние эффективной проницаемости среды на устойчивость двухслойной системы «однородная жидкость -пористая среда» в поле вибраций высокой частоты//Вычисл. мех. сплош. сред. -2012. -Т. 5, № 2. -С. 225-232.
- Цаплин А.И. Теплофизика в металлургии: Учеб. пособие. -Пермь: Изд-во ПГТУ, 2008. -230 с.
- Цаплин А.И. Теплофизика внешних воздействий при кристаллизации стальных слитков на машинах непрерывного литья. -Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 1995. -238 с.
- Prakash J., Gupta S.K. Characterization of thermohaline convection in porous medium: Brinkman model//IJERA. -2012. -V. 2, N. 6. -P. 1082-1087.
- Бернадинер М.Г., Ентов М.Н. Гидродинамическая теория фильтрации аномальных жидкостей. -М.: Наука, 1975. -200 с.
- Нечаев В.Н., Цаплин А.И. Моделирование тепломассопереноса вязкой жидкости в прямоугольной области//Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. -2013. -Т. 15, № 3. -С. 47-55.
- Эйдензон М.А. Магний. -М.: Металлургия. -1969. -352 с.
- Бабиков А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. Физические величины: Справочник/Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. -1232 с.
- Варгафтик Н.Б., Филиппов Л.П., Тарзиманов А.А., Тоцкий Е.Е. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -352 с.
