Моделирование движения газов

Точное осуществление всех условий моделирования довольно сложно и может быть выполнено лишь в редких случаях. Поэтому была разработана методика приближенного моделирования движения газов и жидкости и явлений теплообмена в аппаратах. Приближенное моделирование оказалось возможным благодаря особым свойствам движения вязкой жидкости стабильности и автомодельности. [c.276]

Условия физического холодного моделирования движения газов в рабочей камере пламенной печи при вводе топлива горелками или форсунками, при условии, что средняя температура продуктов сгорания топлива Го в объеме рабочей камеры или в зоне ее исследования незначительно отличается от температуры отходящих газов То.т [11] [c.660]

Моделирование движения газов [c.39]

Рис. 11-6. Схема теплового моделирования движения газов по газоходам парового котла по методу акад. М, В. Кирпичева.

Моделирование движения газа в трубопроводах основано на решении дифференциальных уравнений одномерного движения вязкого сжимаемого газа с учетом теплообмена методом характеристик или методом конечных разностей. Граничные условия (на концах трубопроводов) описываются уравнениями стационарного одномерного движения сжимаемого газа. Решение этих уравнений представляет собой сложную задачу и на современных вычислительных машинах занимает сравнительно много времени, поэтому для упрощения задачи используют дифференциальные уравнения (119) одно- [c.368]

М а X а н ь к о М. Г., Конвективный теплообмен в трубах при движении газов с взвешенной твердой фазой, сб. Теория подобия и моделирования , Изд-во АН СССР, 1961. [c.410]

Моделирование как метод изучения явлений имеет громадное промышленное значение. На модели легче, чем на исследуемом агрегате, можно изучить явление, например, движения газов, если речь идет о котле или печи на модели можно устранить недостатки конструкции путем переделок ее и уже после установления рациональной конструкции перейти к построению реального агрегата. Наконец, на модели выясняется и количественная сторона явления, и затем уже на основании теории подобия полученные результаты применяют к реальному агрегату. [c.234]

Чтобы выяснить влияние отдельных факторов на работу аппарата, можно произвести ряд подробных исследований его в эксплуатационных условиях. Такие исследования кропотливы, требуют большой затраты труда и средств и не всегда дают надежные результаты. Кроме того, вследствие ряда технических трудностей, возникающих при испытании, и невозможности непосредственных измерений многие стороны явления остаются совершенно неизученными. Описываемый ниже метод моделирования позволяет характер движения рабочей жидкости, гидравлическое сопротивление газоходов и теплообмен в них изучать на уменьшенных моделях. При этом вместо изучения в аппаратах движения горячих газов в модели можно изучать движение холодного воздуха или воды. Модель можно изготовить с прозрачными стенками в этом случае характер движения рабочей жидкости можно наблюдать визуально и фотографировать. При выполнении определенных условий моделирования движение жидкости в модели оказывается подобным движению горячих газов в образце. Условия моделирования вытекают из теории подобия (см. 2-3). [c.256]

Первые работы Михаила Викторовича посвящены исследованию физических явлений в технических устройствах. Таковы, например, О сопротивлении водопроводных клапанов (1908), Исследование движения газов по дымоходам (1913), Опыты со струйным конденсатором (1914) и др. Начиная с двадцатых годов М. В. Кирпичев ведет систематические исследования процессов теплообмена в различных элементах энергетических установок с целью повышения эффективности их работы. Уже в первом исследовании в этом направлении О теплопередаче в паровых котлах (1924) содержатся идеи, развитие которых привело в дальнейшем к созданию теории и техники теплового моделирования. Первые итоги работы в этом направлении были проанализированы и обобщены М. В. Кирпичевым совместно с М. А. Михеевым в монографии Моделирование тепловых устройств , вышедшей в 1935 году. Эта прекрасная книга, к сожалению, не переиздавалась и уже давно стала библиографической редкостью. [c.5]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ВЗВЕСИ В ПОТОКЕ ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ [c.134]

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ЛОКАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ К ИССЛЕДОВАНИЮ ТЕПЛООБМЕНА И СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ ГАЗА В КАНАЛАХ [c.270]

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОСТРУЙНОГО ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО И НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВ [c.69]

Движение газов и теплообмен в рабочем пространстве печи описываются дифференциальными уравнениями, решение кото-ры.х связано с значительными трудностями, а зачастую и совершенно невозможно. Отсутствие аналитического решения вынуждает прибегать к экспериментальному исследованию тех или иных процессов. Поскольку экспериментальное исследование на печи затруднительно, обычно прибегают к моделированию тех или иных процессов. [c.60]

Вог и др. [13] продемонстрировали важность моделирования атмосферы при исследовании опрокидывающих моментов, действующих при входе в воду. В других экспериментах [14, 15, 17] было показано, что моделирование плотностя газа часто желательно, а в некоторых случаях необходимо при моделировании движения снарядов. Леви и Кэй [7, 8] исследовали эти явления. Все эксперименты проводились в баллистической камере с регулируемой атмосферой, которая, как показано в разд. 10.13, позволяет моделировать атмосферу и использовать тяжелые газы, а также наблюдать движение и траекторию моделей. [c.666]

Учебник содержит систематическое изложение основ современной газовой динамики. Физическое моделирование исходит из рассмотрения достаточно общей модели — многокомпонентной смеси химически реагирующих идеальных газов. Модели, используемые в различных приложениях газовой динамики, получаются как частные случаи. Движение газа моделируется на основе уравнений баланса, а состояние — на основе принципа локального термодинамического равновесия для конечного числа подсистем, составляющих газовую среду. Рассматриваются одномерные стационарные и нестационарные течения, двумерные стационарные течения и задачи внешней аэродинамики, включая аэродинамические задачи космических спускаемых аппаратов. Практически во всех разделах анализируются проблемы релаксационной газовой динамики и демонстрируются физические эффекты, полученные в этом анализе. [c.6]

Анализ с помощью 4D технологии моделирования позволяет проследить за эволюцией месторождения в процессе его разработки и спрогнозировать динамику изменения дебитов скважин в зависимости от их расположения. Этот метод повышает эффективность принятия решений по оптимизации освоения месторождения, поскольку дает ясную картину его изменения с течением времени, показывая движение газа, нефти, воды и других составляющих. Визуализация может быть выполнена как в виде наложения нескольких трехмерных изображений, так и в виде последовательных состояний пласта с заданным расчетным шагом по времени. Во многих случаях эта технология приводит к уменьшению количества требуемых производственных скважин, с помощью которых происходит извлечение углеводородов с различных горизонтов. В соответствии с результатами моделирования принимаются решения о количестве и последовательности ввода в действие промысловых скважин. [c.92]

Настоящая глава посвящена анализу автомодельной задачи о поршне в предположении, что газ является нетеплопроводным, однако на движение газа влияют нелинейные объемные источники или стоки массы, импульса и энергии. Исследование нестационарного течения газа с учетом объемных источников и стоков различной природы представляет большой интерес. Известно, например, какую роль играют при нагреве и сжатии плотной высокотемпературной плазмы энерговыделение от поглощения лазерного излучения, объемные потери энергии на собственное тепловое излучение, выделение тепла от термоядерных реакций и другие физические эффекты [78]. На сжатие и нагрев плазмы осевым магнитным полем (тета-пинч) существенное влияние оказывают потери массы через торцы плазменного шнура и торцевые потери энергии за счет продольной электронной теплопроводности [19]. Вычислительные эксперименты показали [13, 18], что процессы, происходящие в тета-пинчах, могут быть Удовлетворительно описаны в одномерном приближении при моделировании торцевых потерь объемными стоками. [c.197]

На движение кометы Галлея и прогнозирование условий встречи с АМС существенное влияние оказывают негравитационные силы реактивного характера, увеличивающиеся при приближении кометы к Солнцу за счет улетучивающихся из ядра под действием солнечных лучей молекул газов и частиц пыли (хвоста кометы). Значительная неопределенность в оценке величины этих сил и является основным источником ошибок моделирования движения кометы. Необходимо подчеркнуть, что сложная модель движения кометы, большой эксцентриситет о иты и значительный объем измерительной информации, ограниченное время решения задачи уточнения параметров движения кометы в случае использования при наведении АМС ставят ее в ряд наиболее сложных задач практической астрономии. [c.307]

Уравнения газовой динамики нелинейные и допускают существование разрывных решений. В природе, действительно, существуют поверхности на границе двух различных сред, так называемые контактные разрывы и ударные волны, возникшие как следствие накопления малых возмущений. На самом деле толщина разрывов конечна и для обычных условий движения газа составляет 1-2 свободных пробега молекул, где происходит сложный неравновесный процесс. Однако, часто эта толщина ничтожно мала но отношению к характерному размеру задачи и может разрыв быть моделирован линией. Существующую связь между параметрами потока но разные стороны разрыва удобно пояснить на примере одномерного течения в прямоугольном канале, но которому равномерно движется разрыв. Для удобства рассмотрим течение в системе координат, связанной с движущимся разрывом. Течение считаем установившимся и невязким. Пусть но одну сторону раз- [c.42]

Детерминированное математическое описание физической модели массообменных процессов в зоне технологического процесса получается упрощенным и несовершенным, прежде всего из-за трудности достоверно сформулировать граничные условия, а также выбрать и принять параметры процесса в уравнениях математического описания. Параметры делятся на характеризующие свойства материалов (теплоемкость, плотность и др.) и характеризующие явления переноса энергии и массы (теплопроводность, кинематическая вязкость и др.). Параметры первой группы, входящие в уравнения сохранения массы и энергии, обычно принимаются усредненными значениями для условий технологического процесса. Выбор параметров второй группы (констант переноса) требует особого внимания, поскольку тепловая работа печей, как отмечалось, обычно лимитируется процессами переноса. Однако до настоящего времени слабо изучены теплофизические свойства исходных материалов, особенно расплавов, что тормозит развитие теории печей. Создание общей теории позволит полностью исключить эмпирический подход в расчетах и конструировании печей (производительность, расход топлива и пр.). Анализ типовых тепловых режимов определяет оптимальные условия тепловой работы (тепло-массообмен, генерация тепла, движение газов, циркуляция расплавов и пр.) как существующих, так и проектируемых печей. В настоящее время разработаны обобщенные методы металлургических расчетов и методики составления математических моделей ряда процессов и технологических схем для ЭВМ [53]. Физико-химические закономерности в агрегатах и процессах автогенных способов плавки изучаются при помощи физического моделирования (особенно в совокупности с математическим моделированием), укрупненно-лабораторных исследований и полупромышленных испытаний [54]. Накопленный опыт позволяет оценить важность и необходимость исследований на малых установках, которые дают возможность, с одной стороны, еще до строительства промышленного агрегата решить вопросы технологического, теплотехнического и конструктивного характера, а с другой стороны, определить, какие результаты исследований можно перенести на крупный агрегат, а какие вопросы требуют уточнения или разрешения в опытно-промышленных условиях. Такую работу позволяют в широких масштабах проводить лаборатории, оснащенные современным [c.80]

В отдельных частях печейрегенераторах, рекуператорах, горелках, рабочем пространстве — движение газов и теплообмен имеют очень сложный характер, а описывающие их дифференциальные уравнения не поддаются интегрированию поэтому невозможно рассчитать распределение скоростей и давлений, а непосредственное исследование затруднительно. Кроме топо, часто необходимо решение для новых проектируемых конструкций. Поэтому во многих случаях изучение законов движения газов, гидравлического сопротивления и теплообмена в печах и каналах, а также установление эмпирических зависимостей производят в экспериментальных установках, в которых геометрические, гидромеханические и тепловые условия подобны действительным условиям, т. е. методом моделирования. Этот метод позволяет вести изучение указанных процессов на моделях небольших размеров, в которых вместо горячих газов движутся холодный воздух, вода или же какая-нибудь другая жидкость с низкой температурой. При моделировании используются поло жения теории подобия. Основы моделирования движения газов и теплообмена были разработаны в СССР М. В. Кирпичевым, Л. С. Эйгепсоном, Г. П. Иванцовым и другими учеными и внедрены в практику расчета установок. [c.40]

Нагревательные колодцы с одной верхней горелкой. Все сооружаемые в последнее время нагревательные колодцы относятся к данному типу (рис. 28, д). Горелка дает факел, распространяющийся над слитками и поворачивающийся книзу и назад, начиная примерно с середины длины пода ( п). Как показало моделирование движения газов, при таком подковообразном их движении происходит только небольщая циркуляция (2= = 1,5- -1,6), при которой наблюдается заметная разница температур как по длине, так и по высоте рабочего пространства. В связи с этим быстрее нагревается верх слитков в дальней от горелки половине камеры, наиболее 01стает в нагреве низ слитков вблизи окна для отвода газов в рекуператор. Тепловое напряжение свободного объема i o6=(75-M20)10 Вт/м и коэффициент заполнения рабочего пространства металлом Аз=0,09-ь0,12 невелики, чем обусловлена малая удельная производительность Этих колодцев. Вследствие низкой температуры газов у пода колодцев с верхней горелкой шлак из них в жидком виде обычно не удаляется. [c.151]

Высота рабочего пространства. Общая высота Н s, т. е. размер от пода до свода, слагается из свободной высоты, которая необходима для организации процессов сжигания топлива и движения газов, и высоты, занимаемой нагреваемыми изделиями. Свободная высота Н зависит от профиля свода она переменна при торповой установке топливосжигающих устройств (рис, 33, а п б) и обычно постоянна при сводовой (рис. 33, в) и (за редким исключением, как на рис. 33, г) боковой установке горелок. Предпочтительно находить эту высоту путем моделирования движения газов и теплообмена. [c.196]

В отличие от известного соотношения Льюиса, также полученного на основе аналогии процессов тепло- и массообмена, уравнение (2-39) свободно от коэффициентов переноса теплоты и массы и поэтому не зависит от способа определения поверхности контакта и скорости движения сред, диапазона параметров и направленности процессов, типа контактных аппаратов и схемы движения газа и жидкости. Уравнение (2-39) впервые устанавливает функциональную связь непосредственно между потенциалами иереноса во взаимосвязанных процессах тепло- и массообмена, определяет эти потенциал . и их сочетание б виде равенства относительных движущих сил, характеризующих интенсивность процессов и тем самым вскрывает физическую сущность их аналогии. Таким образом, установленная закономерность позволяет перейти к более общим представлениям, лучше понять природу процессов тепло- и массообмена, пути и способы их интенсификации и управления ими, заменить физическое моделирование математическим, является простым и удобным средством для исследования и расчета тепло- и массообмена. [c.80]

Изложенное здесь, конечно, не исчерпывает сложную и мало изученную проблему струйного движения сжимаемого газа, однако предложенный метод расчета может служить удобным приближением при исследовании различных задач, в частности и таких, для которых в настоящее время отсутствует аналитическое решение для случая p = onst. Для этих задач, как уже указывалось, исходными для обобщения данными должны служить результаты холодного моделирования. Последнее тем самым получает большее обоснование, чем это было ранее, для пересчета результатов опытов, проведенных на моделях при onst, на реальную неизотермическую картину движения газов в топках и др. [c.94]

ФРУДА ЧИСЛО — один из подобия критериев движения жидкости или газа, применяемых в случаях, когда существенно воздействие силы тяжести. Введено У. Фрудом (W. Froude) в 1870. Ф. ч. характеризует соотношение между инерц. силой и силой тяжести, действующими на элементарный объём жидкости или газа, Ф. ч. Fr = v jgl, где V—скорость течения или скорость движущегося тела, g— ускорение свободного падения, /—характерный размер потока или тела. Условие подобия—равенство Ф. ч. для модели и для натурных объектов—применяют при моделировании движения кораблей, течений воды в открытых руслах, испытаниях моделей гидротехн, сооружений и др. [c.376]

Уравнения (34.1) электрического тока совпадают с уравнениями (24.1) плоского потенциального движения газа по аналогии типа А при з/о = р /р. Поэтому плоские потенциальные течения газа непо-соедственно моделируются в слое с переменной проводимостью и, в частности, в ванне с соответственно профилированным дном так, чтобы глубина 3 слоя электролита была пропорциональной плотности р газа. Тейлор [80) разработал такой метод моделирования в плоскости течения для построения бесциркуляционного обтекания одиночного профиля путем последовательных приближений. Практическое применение этого способа весьма сложно, так как требует в каждом приближении изготовления нового дна ванны и измерения скорости во всей области течения. Метод Тейлора по существу совпадает с известным методом последовательных приближений Релея, сходящихся только в дозвуковой области. Как, по-видимому, впервые от.метнл Буземан [102), применение электрического моделирования существенно упрощается в плоскости годографа скорости, так как Г1 силу линейности уравнений в этой плоскости дно ванны может п.меть определенную постоянную форму. [c.258]

Одна особенность моделирования входа в воду заключается в необходимости моделирования давления и плотности газа атмосферы. Моделирование плотности требуется для создания скоростного напора газа, при котором обеспечивается подобие количества движения газа. Дэвис [5] экспериментально показал, что атмосферное давление влияет на каверну и всплеск при входе в воду. Биркгоф [1] указал на необходимость использования плотных газов. К самым первым исследованиям относятся работы Гильберга и Андерсона [6], которые экспериментально изучали вертикальный вход сферических тел в воду, [c.663]

Моделирование как метод изучения явлений имеет громадное промышленное значение. На модели легче, чем на исследуемом агрегате, можно изучить Я1вление, например, движения газов, если речь идет о котле или печи на модели можно устранить недостатки конструкции путем переделок ее и уже после установления рациональной конструкции перейти к построению реального агрегата. Нако- [c.240]

Возможно приближенное моделирование, что является результатом стабильности и автомодельности движения газов. Стабильность есть свойство вязких газов двигаться с определенным раопределением скоростей, зависящим от величины Ве и относительной длины пройденного пути. С увеличением Ве распределение скоростей вначале изменяется значительно, а затем остается постоянным. Возникающая независимость характера движения от Re называется автомодельностью. В области достаточно больших чисел Ве (автомодельной) можно не соблюдать подобия Ве = idem. [c.40]

Основой приближенного моделирования является глубокое изучение особенностей поведения движения газа, направленное на выяснение определенных закономерностей, которые могут быть достаточно просто описаны в аналитической форме. С точки зрения исходных уравнений, эти закономерности принадлежат точным решениям, а приближенные решения выступают как их упрощенные асимптотические описания. Общая схема такого подхода состоит в том, что в уравнения и в решение вводится некоторый малый параметр 6, от которого описание рассматриваемой особенности не зависит, и учитываются порядки малости членов уравнений при 5 0. Если в уравнениях возникают слагаемые с различными степенями 6, то в каждом уравнении удерживаются только те из них, которые имеют наинизщую степень малого параметра S. Это и дает искомые приближенные уравнения. [c.122]

Изэнтропические одно.мерные движения газа с плоскими волнами представляют собой одну из простейших моделей неустановившихся движений газа. Она наиболее богата как конкретными фактами, так и разнообразными до конца решенными задачами. Исторически на этой. модели отрабатывались не только. многие понятия и аналитические построения нестационарной газовой динамики, но также и алгоритмы численного расчета ее основных краевых задач. Условие изэнтропичности, конечно, является сильно ограничительным, так как оно не позволяет во всей общности рас-с.матривать движения с ударными волнами, в результате прохождения которых по газу энтропия меняется и, вообще говоря, становится переменной по частицам. Однако и здесь возможно искусственное моделирование сильных разрывов, на которые надо наложить определенные условия устойчивости (см., например, [6]). [c.146]

Изложенные соображения приводят к заключению, что метод модели применим—по крайней мере в принципе—во всех тех случаях, когда для явления-образца м. б. заданы все условия, составляющие содержание основных требований подобия. Моделирование широко практикуется в судостроении, гидротехнике, воздухоплавании и других областях техники, связанных с прилонсением механики сплошной среды. За последние годы моделирование получило широкое развитие в теплотехнике. Здесь метод-модель применяется, с одной стороны, для изучения картииы движения газов в котлах, почах и других тепловых аппаратах, а с другой,—для исследования чисто теплого [c.427]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...