Моделирование процесса осаждения капель двухфазной газокапельной среды.

Весьма широкий круг физических явлений природного и техногенного происхождения может быть охарактеризован как выброс инородных включений (капель, твердых частиц) в окружающую атмосферу. Из-за растущей социальной чувствительности к экологическим и энергетическим проблемам в последние годы значимыми и актуальными задачами остаются исследования технологий удаления частиц и капель из газового потока. Применение акустических полей высокой интенсивности вызывает акустическую агломерацию - процесс, при котором мелкие частицы или капли газовзвеси слипаются с более крупными и друг с другом, что приводит к удалению мелких включений из газового потока всего за несколько секунд. Этот процесс может быть применен для осаждения газовзвесей, борьбы с запотеванием поверхностей, повышения эффективности фильтров в лабораторных исследованиях и промышленных приложениях. Традиционно для удаления капель из потока используются циклонные сепараторы, однако этот метод является энергоемким; требует много места и неэффективен для частиц диаметром менее 5 мкм. Хотя метод акустически индуцированного осаждения аэрозольных капель известен в качестве альтернативы традиционным методам, основные параметры, определяющие эффективность такой технологии, требуют детального изучения, что делает данную проблему актуальной и востребованной. В результате исследований будет реализована математическая модель динамики газокапельной среды и проведены необходимые расчеты с целью выявления оптимальных режимов осаждения капель в неоднородном акустическом резонаторе при волновом воздействии низкой интенсивности на газокапельную среду. Полученная модель может быть использована в качестве эффективного инструмента для разработки научных основ и для проектирования средств предотвращения и ликвидации загрязнения атмосферы взвешенными малыми каплями и частицами микронного размера. Будет дан параметрический анализ широкого диапазона частот и амплитуд возмущающих колебаний и изучены околорезонансные и резонансные режимы колебаний. Научная новизна проекта состоит в решении новой задачи и в описании новых эффектов на основе математической модели динамики полидисперсной газовзвеси в неоднородном акустическом резонаторе с учетом межфазного трения и теплобмена в двумерной постановке; новых алгоритмов расчета путем численного решения полной системы уравнений двухфазной газокапельной смеси современными конечно-разностными методами.