Гиперболическая модель вскипающей жидкости
Автор: Суров Виктор Сергеевич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 2 т.12, 2019 года.
Бесплатный доступ
Представлена новая модель вскипающей жидкости, построенная на базе ранее предложенной автором односкоростной двухтемпературной модели смеси, в которой учтены силы межфракционного взаимодействия. Жидкая фракция считается несжимаемой. Проведен характеристический анализ уравнений модели и выявлена их гиперболичность. Выведены дифференциальные соотношения вдоль характеристических направлений. Получена аналитическая формула для расчета скорости звука во вскипающей жидкости. Отмечено, что скорость звука в жидкости при учете фазовых превращений оказывается несколько меньшей, чем дает формула Вуда. Приведены расчетные формулы итерационного алгоритма узлового метода характеристик, с использованием которого рассчитано течение при распаде произвольного разрыва во вскипающей жидкости. В расчетах полагалось, что фазовый переход в процессе кипения происходит в условиях перегретого состояния, когда температура жидкости превышает температуру насыщения. Показано, что при учете фазового превращения концентрация пара в волне разгрузки значительно возрастает, а также наблюдается небольшое увеличение как скорости движения смеси, так и давления...
Вскипающая жидкость, гиперболическая модель, узловой метод характеристик
Короткий адрес: https://sciup.org/143167075
IDR: 143167075 | УДК: 519.6:531.33 | DOI: 10.7242/1999-6691/2019.12.2.16
A hyperbolic model of boiling liquid
A model of a boiling liquid is presented, built on the basis of the single-speed two-temperature generalized equilibrium model of a mixture previously proposed by the author, which takes into account the forces of interfractional interaction. The liquid fraction is assumed to be incompressble. A characteristic analysis of the model equations is carried out and their hyperbolicity is shown. Relations for characteristic directions and differential relations holding along them are derived. An analytical formula for calculating the speed of sound in a boiling liquid is obtained. It is noted that the speed of sound in a liquid, when phase transitions are taken into account, turns out to be slightly less than Wood's formula gives. Calculation formulas are given for the iterative nodal method of characteristics, which is used to calculate the flow during the decay of an arbitrary discontinuity in a boiling liquid without taking into account interfractional heat exchange. In the calculations, it has been assumed that the phase transition in the boiling process occurs under the conditions of a superheated state, when the temperature of the liquid exceeds the saturation temperature...
Список литературы Гиперболическая модель вскипающей жидкости
- Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред: в 2 ч. М.: Наука, 1987.
- Гофман Г.В., Крошилин А.Е., Нигматулин Б.И. Нестационарное волновое истечение вскипающей жидкости из сосудов//ТВТ. 1981. Т. 19, № 6. С. 1240-1250.
- Downar-Zapolski P., Bilicky Z., Bolle L., Franco J. The non-equilibrium relaxation model for one-dimensional flashing liquid flow//Int. J. Multiphase Flow. 1996. Vol. 22. P. 473-483.
- Алексеев М.В., Лежнин С.И., Прибатурин Н.А., Сорокин А.Л. Генерация ударно-волновых и вихревых структур при истечении струи вскипающей воды//Т и А. 2014. Т. 21, № 6. С. 795-798.
- Болотнова Р.Х., Бузина В.А., Галимзянов М.Н., Шагапов В.Ш. Гидродинамические особенности процессов истечения вскипающей жидкости//Т и А. 2012. Т. 19, № 6. С. 719-730.
- Болотнова Р.Х., Бузина В.А. Пространственное моделирование нестационарной стадии истечения вскипающей жидкости из камер высокого давления//Вычисл. мех. сплош. сред. 2014. Т. 7, № 4. С. 343-352.
- Суров В.С. Односкоростная модель гетерогенной среды с гиперболичным адиабатическим ядром//ЖВММФ. 2008. Т. 48, № 6. С. 1111-1125.
- Суров В.С. Гиперболическая модель односкоростной теплопроводной смеси с учетом межфракционного теплообмена//ТВТ. 2018. Т. 56, № 6. С. 975-985.
- Суров В.С. Гиперболическая модель односкоростной вязкой теплопроводной среды//ИФЖ. 2019. Т. 92, № 1. С. 202-214.
- Суров В.С. Об одном варианте метода характеристик для расчета течений односкоростной многокомпонентной смеси//ИФЖ. 2010. Т. 83, № 2. С. 345-350.
- Saurel R., Boivin P., Le Métayer O. A general formulation for cavitating, boiling and evaporating flows//Comput. Fluid. 2016. Vol. 128. P. 53-64.
- Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения. М: Мир, 1972. 436 c.
- Нигматулин Р.И., Болотнова Р.Х. Широкодиапазонное уравнение состояния воды и пара. упрощенная форма // ТВТ. 2011. Т. 49, № 2. С. 310-313.
