Задача о сублимации тела

Рассмотрим в качестве примера решение плоской задачи о сублимации тела в потоке газа с использованием асимптотического интегрирования по Лапласу. [c.301]

В связи с проблемой защиты тел от разрушения в результате аэродинамического нагрева большой интерес приобрели задачи, учитывающие возможность фазовых переходов в твердом теле при его обтекании сверхзвуковым или высокотемпературным потоком газа. Для решения таких задач необходимо совместно исследовать уравнения движения в области пограничного слоя, в области, занятой жидкой фазой, и уравнение теплопроводности в твердом теле. Однако при достаточно большой теплоте плавления (сублимации) тела и малых значениях коэффициента его теплопроводности, когда большая часть подходящего к поверхности тепла расходуется на процесс изменения агрегатного состояния вещества, теплопроводность в твердом теле можно не рассматривать. В такой постановке ниже исследуется задача об оплавлении полубесконечной пластины в предположении, что отношение произведений плотности на коэффициент динамической вязкости в жидкой фазе и в газе является большой величиной. Полученное решение обобщается на случай отвода в тело части теплового потока, подходящего к фронту плавления. [c.350]

Сильные разрывы возникают, например, в спутных потоках, из которых один является жидкой пленкой, а другой — смесью газов в этом случае необходимо формулировать дополнительные условия на поверхности их раздела. Аналогичная ситуация возникает при исследовании обтекания газовым потоком твердых тел при решении сопряженной задачи прогрева потока и твердого тела. Прогрев тел может сопровождаться фазовыми превращениями с поглощением или выделением тепла. С поглощением тепла проходят плавление, сублимация, испарение с выделением тепла — конденсация, горение. При этом граница раздела фаз может быть подвижной. [c.25]

Рассматриваемая задача типа сформулированной в 1,9 (задача 1). Однако здесь будет изучаться только сублимация материала тела без образования слоя кокса и без химических реакций. В данном случае единственная поверхность разрыва (волна сублимации), отделяющая газовый поток от твердого тела, является, естественно, подвижной. Будем изучать стационарный режим уноса массы, когда волна разрыва движется с постоянной скоростью D. Тогда в подвижной системе координат, связанной с волной сублимации (у = у — Dt, у — координата в неподвижной системе), движение в пограничном слое будет установившимся. Течение предполагается ламинарным, описывается оно системой уравнений (1.114). Пусть газовая смесь состоит из двух компонент сублимирующего вещества и однородного основного потока. В этом случае имеет место закон Фика, и уравнение диффузии представляется в простом виде [c.301]

Постановка задачи. В технике часто встречаются задачи по определению нестационарного температурного поля в твердом теле с движущимися границами. К такого рода задачам относятся процессы плавления, горения, сублимации, абляции. В результате физико-химических процессов, происходящих на поверхности и в слоях, прилегающих к этой поверхности, твердое вещество переходит из одного фазового состояния в другое с выделением или поглощением тепла. [c.85]

К настоящему времени по вопросу тепло- и массопереноса при пониженных давлениях опубликовано незначительное количество работ, в которых не раскрывается полностью механизм сублимации. Не выявлены также факторы, влияющие на интенсивность указанного процесса. К тому же проблема теплообмена в газах значительно сложнее, чем проблема теплопроводности в твердых телах. Эта задача еще больше усложняется при наличии массообмена. При сублимации к переносу тепла и движению массы присоединяется еще изменение агрегатного состояния вещества. Эти процессы взаимно влияют друг на друга и усложняют весь механизм переноса. [c.215]

Рассматривается следующая задача плоская пластина, расположенная в потоке под нулевым углом атаки, обдувается некоторым газом, не взаимодействующим с веществом пластины. Условия течения таковы, что на поверхности пластины происходит фазовый переход твердое тело — газ (сублимация). Требуется определить распределение продуктов возгонки, скорость сублимации и тепловой поток на пластину. Задача решается методом пограничного слоя. Течение в пограничном слое предполагается ламинарным. [c.169]

Особую сложность представляют задачи пограничного слоя в гиперзвуковом потоке при наличии разрушения поверхности тела из-за высоких температур обтекающего поверхность газа. Появляющиеся в этих условиях процессы плавления или непосредственного испарения (сублимации) поверхности тела создают в пограничном слое многокомпонентные смеси, содержащие наряду с диссоциированными и ионизованными частицами еще сложные молекулы материала разрушающейся поверхности. Это приводит к необходимости установления граничных условий на деформирующейся поверхности, учета тепловых явлений в самом твердом теле, ограниченном разрушающейся поверхностью, и рассмотрения условий его механического разрушения (образование трещин и их выветривание ). [c.699]

Формула Ленгмюра (Х.12) имеет важное практическое значение она позволяет оценивать летучести веществ по известным значениям давления насыщенны Г паров при заданной температуре, а также решать обратную задачу — экспериментально оп- ределять равновесное давление пара по измеренной скорости сублимации. В последнем случае скорость сублимации удобно юыражать не в количестве атомов, покидающих единицу поверхности в единицу времени, а как скорость G убыли массы нагретого тела [c.422]

А, а соответствующие графики (в логарифмических координатах) показаны на рис.6.2. Прямолинейные участки графиков функций тах i ) отвечают расчетам по модели полуограничеаного тела, причем переход к поверхностному поглощению излучения (т.е. переход от источника тепла к тепловому потоку на облучаемой поверхности) осуществлен яри 10 сек. Нижняя граница значений характерного времени = 10 сек прев шает примерно на порядок время тепловой )елаксации ZT. Задана максимальная температура облучаемой поверхности ( о = 2Ю0°С, начиная с которой происходит сублимация графита при нормальном давлении. Хорошо видно, что при. самые низкие значения соответствуют семейству прямоугольных временных функций облученности (задача Л I), а самые высокие - семейству экспоненциально-степенных функций при гтг <= 1 (задача № 3). [c.636]

Многие области техники используют достижения механики жидкости к газа. Авиация и кораблестроение, основными проблемами которых являются скорость, устойчивость и управляемость самолета, ходкость, устойчивость и управляемость судна, неразрывно связаны с аэродинамикой и гидродинамикой. Такая смежная с авиацией отрасль техники, как реактивная техника, не только использовала достижения предыдущей эпохи, но и поставила, главным образом, перед газовой динамикой, ряд новых задач, послуживших дальнейшему значительному развитию этой сравнительно молодой отрасли механики жидкости и газа. Так, например, конкретная задача о возвращении космического корабля или баллистической ракеты на землю через плотные слои атмосферы вызвала к жизни многочисленные исследования по борьбе с разогревом поверхности твердого тела за счет тепла, возникающего при диссипации механичес ой энергии потока вблизи поверхности тела (в пограничном слое), с плавлением или сублимацией (непосредственным испарением твердой поверхности без прохождения процесса предварительного оплавления) поверхности корпуса ракеты. Совокупность этих и многих других близких задач привела к образованию нового раздела механики жидкости и газа — аэротермодинамики. Отметим еще важное значение гидроаэродинамики и газодинамики в турбостроении и двигателестрое-НИИ, особенно в создании реактивных и ракетных двигателей. Проточные части гидротурбины, паровой и газовой турбин, реактивного двигателя, компрессора или насоса представляют собой сложные конструкции, состоящие из ряда неподвижных (направляющие аппараты) и подвижных (рабочие колеса) лопастных систем. При вращении рабочих колес составляющие их лопатки обтекаются с большими относительными скоростями водой, газом или паром. От правильного гидродинамического расчета формы профилей и конструкции лопаток рабочих колес зависит достижение требуемой мощности машины, ее высокого коэффициента полезного действия. Надо также уметь рассчитывать и лопастные направляющие аппараты водяной, воздушной или газовой 1урбины, улучшать и другие элементы проточной асти, от гидроаэродинамического совершенства которых зависит качество турбины в целом. [c.16]

Особую сложность представляют задачи пограничного слоя в гиперзвуковом потоке при наличии разрушения поверхности тела из-за высоких температур обтекающего поверхность газа. Появляющиеся в этих условиях процессы плавления или непосредственного испарения (сублимации) поверхности тела создают в пограничном слое многокомпонентные смеси, содержаише наряду с диссоциированными и ионизованными частицами еще сложные молекулы материала разрушающейся поверхности. Это приводит к необходимости установления граничных условий на деформирующейся поверхности, учета тепловых явлений в самом твердом теле, ограниченном разруншющейся поверхностью, и рассмотрения условий его механического разрушения (образование трещин и их выветривание ). Несмотря на исключительную сложность этих явлений, требующих для своего изучения привлечения данных из разнообразных областей механики, термодинамики и термохимии, в настоящее время, особенно благодаря замечательным достил<ениям отечественных ученых, уже имеются методы расчета ), вполне удовлетворяющие практику. [c.875]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...