Другие статьи

Цель нашей работы - изучение аминокислотного и минерального состава травы чертополоха поникшего
2010

Слово «этика» произошло от греческого «ethos», что в переводе означает обычай, нрав. Нравы и обычаи наших предков и составляли их нравственность, общепринятые нормы поведения.
2010

Артериальная гипертензия (АГ) является важнейшей медико-социальной проблемой. У 30% взрослого населения развитых стран мира определяется повышенный уровень артериального давления (АД) и у 12-15 % - наблюдается стойкая артериальная гипертензия
2010

Целью нашего исследования явилось определение эффективности применения препарата «Гинолакт» для лечения ВД у беременных.
2010

Целью нашего исследования явилось изучение эффективности и безопасности препарата лазолван 30мг у амбулаторных больных с ХОБЛ.
2010

Деформирующий остеоартроз (ДОА) в настоящее время является наиболее распространенным дегенеративно-дистрофическим заболеванием суставов, которым страдают не менее 20% населения земного шара.
2010

Целью работы явилась оценка анальгетической эффективности препарата Кетанов (кеторолак трометамин), у хирургических больных в послеоперационном периоде и возможности уменьшения использования наркотических анальгетиков.
2010

Для более объективного подтверждения мембранно-стабилизирующего влияния карбамезапина и ламиктала нами оценивались перекисная и механическая стойкости эритроцитов у больных эпилепсией
2010

Нами было проведено клинико-нейропсихологическое обследование 250 больных с ХИСФ (работающих в фосфорном производстве Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции)
2010


C использованием разработанных алгоритмов и моделей был произведен анализ ситуации в системе здравоохранения биогеохимической провинции. Рассчитаны интегрированные показатели здоровья
2010

Специфические особенности Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции связаны с производством фосфорных минеральных удобрений.
2010

Влияние мелкодисперсной фазы из твердых частиц на формирование ударной волны в двухфазной среде

Аннотация

Путем математического моделирования исследованы газодинамические процессы в двухфазной среде газ/частицы, где движение среды вызвано ускоряющимся поршнем в трубе постоянного сечения. Установлены основные закономерности влияния пыли на развитие ударной волны. Определены интервалы изменения относительной концентрации частиц в среде, когда их присутствие в газе сильно влияет на динамику среды.

Введение

Производственные помещения в пищевой, перерабатывающей и угледобывающей промышленности часто бывают запыленными из - за присутствия в воздухе мелких взвешенных частиц. Это могут быть частицы муки, шерсти, хлопка, воды или других жидкостей, сахарной пудры, угольной пыли и т.д. Если эти частицы способны к химической реакции с кислородом воздуха, то образовавшаяся смесь может представлять большую опасность из - за возможности возникновения взрывов [1, 2].

Но взвешенные частицы в воздухе могут играть и полезную роль, в случае химически инертных частиц они могут эффективно подавлять любые возмущения скорости воздуха за счет снижения его сжимаемости, диссипации кинетической энергии движения газа, поскольку при большой концентрации частиц они обладают большой поверхностью контакта с воздухом [2].

Общий подход к анализу гидродинамических и газодинамических явлений в таких двухфазных средах очень сложен из - за множества возможных сценариев развития возможных процессов. Поэтому приходится исследовать только один из выделенных физических факторов и его влияние на возможный ход событий. Одной из

интересных для практики задач видится формирование газодинамических возмущений в двухфазной среде под внешним воздействием.

Постановка задачи. Рассмотрим движение двухфазной среды, в трубе сечением и длиной L. Внутри трубы находится диск сечением S и разделяющий область внутри трубы на две части - полупространства (Рисунок 1).

Основная часть двухфазной среды состоит из газа (воздуха) с плотностью pgГазовая постоянная воздуха Rg при начальной температуре T0 = 25 oC равна Rg = 287 Дж/(кг-К), теплоемкость при постоянном объеме Cv = 714 Дж/(кг-К), показатель адиабаты к = 1.4. Эти параметры в дальнейшем полагаются постоянными, их зависимость от давления и температуры не учитывается. Теплоемкость вещества твердых частиц полагается равной теплоемкости воздуха, для газов и многих органических веществ они отличаются не сильно [3], поэтому учет их малого отличия не вносит заметного влияния на динамику двухфазной среды.

Диск свободно может передвигаться внутри трубы по произвольному закону движения х(/), 1 - время. Правая часть трубы закрыта. Частицы в газе считаются броуновскими и химически инертными, плотность их вещества рс. Они легко переносятся вместе с газом и быстро с ним обмениваются энергией. В этом случае диссипацию энергии газа можно не учитывать, частицы и воздух имеют всегда одинаковую температуру Т. Различие такой среды от газа проявляется только в ее сжимаемости, что отражается на ее уравнении состояния. Двухфазная среда характеризуется плотностью р, для нее можно использовать уравнение, предложенное в работе [4]:

Влияние мелкодисперсной фазы из твердых частиц на формирование 293

ударной волны в двухфазной среде

Большое ускорение поршня 4-IO7 м/с2 имитирует его движение в виде резкого и сильного удара, приводящего к образованию в среде сильной ударной волны с амплитудой давления около 16 атм. Результаты моделирования для чистого воздуха (s = 0) приведены на Рисунке 2.

Рассмотрим теперь влияние пыли на характеристики инициируемой ударной волны. Очень малая добавка мелкодисперсных частиц с объемным содержанием в = 0.05 уже вносит заметное отличие в результаты, представленные на Рисунке 1. Сравнение результатов на Рисунке 2 показывает небольшое усиление амплитуды давления во фронте ударной волны, на рис. она чуть меньше 15 атм., а на Рисунке 3 - немного превышает 15 атм.

Это также видно по различию положения в пространстве переднего фронта ударной волны, при равных временах t = 3- IO-3 с фронт располагается ближе к точке 0.4 м.

Заключение

Таким образом, моделирование формирования ударной волны в газе с взвешенными частицами мелкодисперсной фазы показало ускорение процесса образования ударной волны, по сравнению с отсутствием в воздухе пыли. Вместе с этим растет и максимальный перепад давления в ударной волне. Это означает, что если частицы пыли способны к химической реакции с содержащимся в воздухе кислородом, то эти частицы играют своего рода катализаторов их воспламенения. На Рис. 2, 3 не заметно повышение температуры в ударной волне, поскольку возрастание температуры согласно формулам (8) очень мало. Но к небольшим изменениям температуры следует относиться серьезно, учитывая чрезвычайно высокую чувствительность химических реакций к повышению температуры: например, в смеси кислорода с водородом при 400 C заметная химическая реакция не обнаруживается, но при температуре 410 C происходит сильный взрыв [8].

Максимальное давление и плотность во фронте ударной волны можно в интервале изменения относительной объемной концентрации частиц пыли 8 от 0 до 0.4 хорошо аппроксимируются линейными зависимостями:

Amax = ^^0 + 112^), Pmax = Amaxj0+ 2-64^) ,

гдеPmaxjO, ZbaxjO - аналогичные значения давления и плотности для чистого газа.

В уравнение (1), как и в (2) не входят размеры и массы частиц, это представляется грубым приближением, поскольку в работе [4] не дается обоснование отсутствию в (1) физических характеристик частиц. Любое движение газовой фазы должно приводить к такому же движению фазу из частиц, которые хоть и малы, но по массе значительно превосходят молекулы воздуха. Поэтому в особенности во фронте ударной волны, где имеются очень большие градиенты скорости газа, фаза частиц должна несколько отставать от газовой фазы. Тогда должно наблюдаться несколько другая физическая картина процесса движения ударной волны, чем представленная на Рисунках 1 - 4. В перспективе следует детально проанализировать этот вопрос.

Литература:

  1. Маршалл В. Основные опасности химических производств. Учебник для вузов. - M.: Стройиздат, 1990.
  2. Бейкер У.Кокс П., Уэстайн П. и др. Взрывные явления. Оценка и последствия: В 2-х кн. Пер. с англ. /Под ред. Я. Б. Зельдовича, Б. Е. Гельфанда. - M.: Мир, 1986.
  3. Седунов Ю. C., Авдюшин С. И., Борисенков Е. П. и др. Атмосфера. Справочник. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991.
  4. Максимов Э. И., Мержанов А. Г. К теории горения конденсированных веществ // Физика горения и взрыва. - 1966. Т. 4, № 1. - С. 47 - 58.
  5. Прикладная механика сплошных сред: В трех томах / Под ред. Селиванова В.В. -M.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999.
  6. Сабденов К.О., Ерзада М. Математическое моделирование систем и процессов. - Астана: ЕНУ им. Л. Н. Гумилева, 2014.
  7. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. T. VI. Гидродинамика: Издание 5. - M.: Физмат лит, 2001.
  8. Lewis В. and von Elbe G. Combustion, Flames and Explosions of Gases. 3rd edit. New York: Academic Press, 1987.

Разделы знаний

Архитектура

Научные статьи по Архитектуре

Биология

Научные статьи по биологии 

Военное дело

Научные статьи по военному делу

Востоковедение

Научные статьи по востоковедению

География

Научные статьи по географии

Журналистика

Научные статьи по журналистике

Инженерное дело

Научные статьи по инженерному делу

Информатика

Научные статьи по информатике

История

Научные статьи по истории, историографии, источниковедению, международным отношениям и пр.

Культурология

Научные статьи по культурологии

Литература

Литература. Литературоведение. Анализ произведений русской, казахской и зарубежной литературы. В данном разделе вы можете найти анализ рассказов Мухтара Ауэзова, описание творческой деятельности Уильяма Шекспира, анализ взглядов исследователей детского фольклора.  

Математика

Научные статьи о математике

Медицина

Научные статьи о медицине Казахстана

Международные отношения

Научные статьи посвященные международным отношениям

Педагогика

Научные статьи по педагогике, воспитанию, образованию

Политика

Научные статьи посвященные политике

Политология

Научные статьи по дисциплине Политология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Психология

В разделе "Психология" вы найдете публикации, статьи и доклады по научной и практической психологии, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. В своих работах авторы делают обзоры теорий различных психологических направлений и школ, описывают результаты исследований, приводят примеры методик и техник диагностики, а также дают свои рекомендации в различных вопросах психологии человека. Этот раздел подойдет для тех, кто интересуется последними исследованиями в области научной психологии. Здесь вы найдете материалы по психологии личности, психологии разивития, социальной и возрастной психологии и другим отраслям психологии.  

Религиоведение

Научные статьи по дисциплине Религиоведение опубликованные в Казахстанских научных журналах

Сельское хозяйство

Научные статьи по дисциплине Сельское хозяйство опубликованные в Казахстанских научных журналах

Социология

Научные статьи по дисциплине Социология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Технические науки

Научные статьи по техническим наукам опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физика

Научные статьи по дисциплине Физика опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физическая культура

Научные статьи по дисциплине Физическая культура опубликованные в Казахстанских научных журналах

Филология

Научные статьи по дисциплине Филология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Философия

Научные статьи по дисциплине Философия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Химия

Научные статьи по дисциплине Химия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Экология

Данный раздел посвящен экологии человека. Здесь вы найдете статьи и доклады об экологических проблемах в Казахстане, охране природы и защите окружающей среды, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. Авторы рассматривают такие вопросы экологии, как последствия испытаний на Чернобыльском и Семипалатинском полигонах, "зеленая экономика", экологическая безопасность продуктов питания, питьевая вода и природные ресурсы Казахстана. Раздел будет полезен тем, кто интересуется современным состоянием экологии Казахстана, а также последними разработками ученых в данном направлении науки.  

Экономика

Научные статьи по экономике, менеджменту, маркетингу, бухгалтерскому учету, аудиту, оценке недвижимости и пр.

Этнология

Научные статьи по Этнологии опубликованные в Казахстане

Юриспруденция

Раздел посвящен государству и праву, юридической науке, современным проблемам международного права, обзору действующих законов Республики Казахстан Здесь опубликованы статьи из научных журналов и сборников по следующим темам: международное право, государственное право, уголовное право, гражданское право, а также основные тенденции развития национальной правовой системы.