Введение к работе
Актуальность. Описание точений с границами.включающими твердне поверхности, на каком бн уровне оно не производилось < молекулярном, кинетическом или газодинамическом) требует постановки граничных условий.Они, совместно с соответствующими уравнениями, будут определять обмен импульсом и энергией набегающего потока с поверхностью, что в конечном итоге обусловливает силовые и температурные нагрузки на обтекаемое тело.
В случае описания на кинетическом уровне учет границ ведется заданием граничных трансформант - функций, определяющих вероятностные характеристики взаимодействия частиц с поверхностью.
Для потока средней энергии, когда данные эксперимента ясно показывают наличие адсорбции на поверхности, вид и значение граничной трасформанты определяются состоянием адсорбционного слоя, и. следовательно, замкнутая постановка задачи обтекания невозможна без решения вопроса об адсорбционном заполнении.
Кроме того, наличие адсорбции дает не только существенное усложнение еидэ граничной трасформанты і по сравнения со случаем обтекания чистых поверхностей >, но и создает за счет механизма миграции и десорбции дополнительные потоки вылетающих частиц,состояние которых уже не коррелировало с состоянием до столкновения с поверхностью.
Многокомпонентность набегающего потока, требующая учета сложных физико-химических процессов,протекающих в адсорбционном слое,приводит к тому, что граничные условия включают в себя систему нелинейных уравнений, описывающую динамику слоя.Тем самым адекватная постановка условий на границе приобретает значение самостоятельной проблемы.
Поэтому создание моделей взаимодействия многокомпонентных потоков с обтекаемыми поверхностями при наличии адсорбции и химических реакций между частицами слоя представляет
актуальную с точки зрения аэродинамики задачу.
Цель работы: создание модели взаимодействия многокомпонентного <к, o,NO,N2,o2 ) свободномолекулярного потока с адсорбционным слоем с учетом протекающих в кем физико-химических процессов; проведение по предложенной модели численных расчетов аэродинамических характеристик обтекания.
Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:
1. Получена замкнутая постановка задачи обтекания многокомпонентным потоком поверхности, покрытой релаксирующим химически активным адсорбционным слоем.
2.Предложен метод расчета квазистационарного заполнения многокомпонентного адсорбционного слоя, в котором осуществляются процессы релаксации касательного импульса и энергии падающих частиц, их миграция и десорбция, а также химические реакции.
З.На основе разработанной модели взаимодействия свободномолекулярного потока с поверхностью, покрытой адсорбционным слоем, получены коэффициенты обмена импульсом и энергией.
.Получены зависимости количества энергии, выделяющейся в единицу времени на единице площади поверхности в результате химических реакций рекомбинации и обмена, от параметров обтекания.
5.Установлено влияние чисто адсорбционных механизмов на величину коэффициентов каталитичности поверхности.
На защиту выносится :
модель адсорбционного химически реагирующего слоя, учитывающая динамические процессы: релаксацию, миграцию и десорбцию,
результаты расчетов коэффициентов обмена касательной и нормальной составляющей импульса и коэффициентов обмена энергии.
- результаты расчетов количества энергии, выделяющейся в единицу времени на единица площади поверхности в процессе поверхностных химических реакция, и коэффициентов эффективности образования компонент.
Практическая ценность.
1.На основе предложенной модели взаимодействия возможно производить расчеты силовых и энергетических характеристик
' обтекания тел свободномолекулярнкм потоком многокомпонентного газа.
2.Предстазленная методика позволяет учитывать дополнительный разогрев поверхности обтекаемого тела за счет химических реакций в адсорбционном слое.
3.Данная схема допускает вычисление коэффициентов эффективности образования компонент в условиях полислойного адсорбционного покрытия.
Публикации. Основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в пяти работах, список которых приведен в конце автореферата.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуадались на V Межвузовской конференции молодых ученых < г.Ленинград, 1987 г. ), всесоюзной конференции по кинетической теории разреженных и плотных газовых смесей и механике неоднородных сред ( г.Ленинград, 1987 г. ), VIII Всесоюзном совещании-семинаре по механике реагирующих сред ( г.Кемерово, 1990 г. ).
Обьем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав,заключения,одного приложения и списка литературы.Материал излокен на 133 страницах. Рисунков - 6.Библиография - 62 наименования.