Численное исследование распространения ударной волны малой интенсивности из чистого газа в электрически заряженную запылённую среду

Abstract

Данная работа посвящена численному моделированию процесса распространения удар-ной волны малой интенсивности из чистого газа в неоднородную среду представляющеюсобой газовую взвесь твердых частиц. В вычислительных экспериментах рассматривалиськак электрические нейтральные, так и заряженные взвеси твердых частиц. В использо-ванной в работе математической модели сохранение компонент импульса несущей средыописывалось системой уравнений Навье-Стокса для сжимаемого газа в двухмерной поста-новке. При описании взаимодействия несущей и дисперсной фазы газовзвеси учитывалисьсила Стокса, динамическая сила Архимеда, сила присоединённых масс, также учитывал-ся межфазный теплообмен. Для дисперсной компоненты смеси решалась полная гидроди-намическая система уравнений движения, включавшая в себя уравнение неразрывности,сохранений импульса и энергии. Система уравнений математической модели дополненнаяграничными условиями решалась явным конечно-разностным методом второго порядкаточности. Также в численной модели использовался алгоритм подавления численных ос-цилляций. Численное моделирование показало, что наличие электрического заряда в дис-персной компоненте смеси оказывает воздействие на движение дисперсной компонентыи вследствие межфазного взаимодействия на течение газа. В результате численных рас-чётов было выявлено, что увеличение размера частиц приводит к существенному ростумежфазного скоростного скольжения. Было определено, что интенсивность скоростногоскольжения между несущей и дисперсной фазами в электрически заряженной запылён-ной среде возрастает в направлении увеличения удельной силы Кулона, в то время как вэлектрически нейтральной газовзвеси рост скоростного скольжения происходит в направ-лении движения ударной волны.