Математическое моделирование течений с эжекцией, конденсацией и испарением в технологических установках

Проект посвящен развитию методов математического моделирования процессов конденсации в потоках газовых смесей в трактах технологических установок. Предполагается использовать для моделирования газодинамических процессов и процессов фазовых превращений континуальный подход, состоящий в использовании решения уравнений Навье-Стокса для газовой фазы и модернезированных моментных уравнений для описания характеристик конденсированной фазы (метод моментов) Для решения этой системы используется разработанная авторами проекта современная численная схема повышенного порядка точности.Теоретический расчет таких параметров конденсированной фазы как концентрация кластеров, средний размер кластеров, в ряде случаев - функция распределения кластеров по размерам, так и их временные зависимости и распределения по пространственным координатам, чрезвычайно актуален в настоящее время при проектировании современных технологических установок.В последнее время интерес исследователей и разработчиков технологического оборудования вызывает процесс кластерообразования из двух или более веществ (бинарная или многокомпонентная конденсация). Актуальность исследования бинарной (многокомпонентной) конденсации обусловлено, например, разработкой технологии разделения природного газа, состоящего из ряда компонент.В рамках проекта предполагается рассчитать новое очистительное устройство эжекционно-конденсационного типа, предлагаемое автором. В данном устройстве имеет место гетерогенная конденсация, при которой центрами конденсации являются частицы сажи, несгоревшего топлива, высокомолекулярные соединения. Частицы, на которых образуется жидкая пленка, укрупняются и тяжелеют, что может позволить их сепарировать с помощью центробежной силы. В качестве объекта исследования предполагается рассмотреть возможность осуществлять эжекцию вредных примесей с помощью струи водяного пара с последующей конденсацией смеси пара и несгоревших частиц топлива в сопле. Решение данной задачи может позволить создать более дешевые очистные сооружения для теплоэлектростанций.В работе основное внимание будет уделено разработке усовершенствованных моделей фазовых переходов (конденсация и испарение) основанных на методе моментов и их совершенствованию с помощью фундаментальных (кинетических) моделей и многочисленных экспериментальных данных.С помощью этих моделей предполагается произвести подробное исследование пространственного распределения параметров конденсированной фазы: числовой плотности кластеров (капель), средний размер кластера, плотность функции распределения частиц по размерам кластеров, - в очистительной системе для последующей корректировки и совершенствования конструкции.