Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМІ: Среди различных задач прикладной газовой дшіпі.'икіі отруйних течении значг.телпшй интерес представляет изучение распространения трехмершлл изотермических
II HOaJoTOpMineriuiX ТУрОулеИ'ПШХ ТЄЧЄШ1Й. ТрЄХМЄрШі.0 турОуЛЄНТїЩЄ
течения часто встречаются в различних направлениях техники (аша
и ракетной техники, топочних и отопигельньч процессах,
химической те»к>логми, нрп сушке различных технических
культур и.т.д; и изучаь/гся на основа таких осте.таенных наук,
как ааротермодинямпка, прикладная физика, теория теплообмена, и
др. В сонорном эти процессы происходят по законам
распространения турбулентних отруйних точении. Существующие в
этой области исследования далеки от полного разрешения, несмотря
на болъшоо количество опубликованных раоот в нашей стране и за
руОшл. Это связано, с, одноП стороны с незавершенностью теории
турбулентности, с другої!, со специфическими особенностями
гурбу ленч них течений, с необходимостью располагать достоверной
пнф.'рма.июй о механизме локальних характеристик течений. При
изучении задач изотермических и негоотермических турбулентных
точений именно локальные характеристики оказываются чрезвычайно
чувствительными к условиям теплового взаимодействия средн.
Вместо требования,предъяшяемио к точности моделирования и
достоверности результатов исследований трехмерных турбулентних
струйных течений, приводят к необходимости учета максимального
количества ([.-.кч-ров, влияющих на развитие физических процессов.
Аналитический' метод расчета подобных задач невозможен, а
зкоперимонтальный связан с высокой стоимостью и сложностью
исследовании, позтому основной способ изучения заключается в
разработке алгоритма и численного метода расчета. Разработанный
.численный метод и алгоритм дает достаточно полную информацию и
позволяет изучать явления, не поддащиеся моделированию в
лабораторном эксперименте. Прешуцество численных методов
о-ж.м чается еще и в тон, что рассмотрение аналогичных задач с
другім диапазоном параметров течения и иной геометрией не
грегует дополнительных усилий. Наконец, они позволяют глубже
раз*браться в механизме того или иного явления, выделив эффекты,
;нл:.>аанш с каждым отдельный процессом,и установит!) определяющие
параметри. В связи с 'этим, совершенствование существуицих И
создание новых униве-рсалышх теорий и методов расчета
гидрогазодинамики и теплообмена струйных течений газовых смесей по-прежнему остаются актуальными и практически важными вопросами. ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Вышеизложенные соображения определили цели диссертационной работы, заключающиеся в следующем:
на основе анализа существующих полуэмпирических моделей турбулентности в теории турбулентных струйных течений и экспериментальных данных выбрать модель турбулентного переноса с учетом трехмерности и объемной сжимаемости применительно к задачам изотермических, неизотермических струйных течений газовых смесей:
на основе этой модели теоретически исследовать процессы турбулентного переноса и определить параметры течения начального и основного участков трехмерннх изотермических и неизотермических струйных течений;
численно исследовать характеристики турбулентности и параметри течения начального и основного участков турбулентных струй в изотермических и неизотермических случаях с использованием "ft-є" модели турбулентности;
— разработать методику и алгоритм для решения задач течения
трехмерных прямоточных турбулентній струй газовых смесей, с
использованием алгебраических и "й-е" моделей турбулентности;
— выявить степень пригодности 'полученных численных решений
путем сопоставления их с известными экспериментальными данннми и
с другими известными решениями.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Им служат трехмерные турбулентные изотермические, неизотермические струйные течения при различных гидродинамических условиях.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Она заключалось в численном исследовании системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производи а х, описив а оцих физически е процессы перемешивания и распространения неизотермических турбулентных газовик смесей.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Для изучения трехмерных изотермических и неизотермических турбулентных струйных течений газовых смесей в рамках гипотезы локальности механизма турбулентного переноса предложена модифицированная модель турбулентности первых моментов с учетом трехмерности и сжимаемости объема. С использованием предложенной модели '.фзрмулиг'Оваян и решены з'гкгт: о перемешивании и распространения струй, истекающих из прямоугольного и квадратного сопел; разработана методика и
аліч>ри'и* решения для исследования трехмерных турбулентных струй па основе "fc-є" модели турбулентности; исследованы характеристики турбулентности начального и основного участков изотермических и неизотермических струй газових смесей. Для всех рассматриваемых задач получены численные решения, достаточно хорошо согласующиеся с известными экспериментальными данными других авторов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ. Предложенные в диссертационной работе методика расчета и результаты научных исследований могут быть использованы для дальнейшего развития теории турбулентности в этом направлении, для проектирования и разработки новых унифицированных горелочных устройств, способствуюцих рациональному использованию горючих газов, а также для охраны окружающей среды вследствие уменьшения выброса в атмосферу вредных газов.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на:
- научно-теоретических семинарах цикла "Механика жидкости и
многофазных сред "Аэродинамика природных процессов" Института
механики и сейсмостойкости сооружений имени М.Т.Уразбаева АН
РУз (Ташкент, 1990-1934 гг.);
Четвертой школе-семинаре "Методы гидрофизических исследований" '(Светлогорск, 1-7 мая 1992 г);
6-ой международной школе-семинаре "Современные проблемы механики жидкости и газа" (Самарканд,26-30 октября 1992 г );
международной научно-практической конференции "Проблемные вопроси механики и машиностроения" (ТашГТУ, май 1993 г. Ташкент);
- Республиканской канференции, посвященной 85-летию академика АН
РУз Х.А.Рахматуллина и 70-летию чл-корр. АН РУз Д. Ф.Файзул-
.лаева.Ташкент, 26-27 апреля 1994 г.
ПУБЛИКАЦИЯ. Основные результаты научных исследований изложены в шести статьях, которые приведены в конце автореферата.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка обозначений и использованной литературы. Она" изложена на 134 страницах, в том числе иллюстрирована 43 рисунками и библиографией из 119 наименований.