Численное исследование влияния интенсивности коагуляции капель на распределение фракций полидисперсного аэрозоля

Исследование посвящено изучению влияния интенсивности колебаний аэрозоля на распределение фракций дисперсной компоненты коагулирующего аэрозоля. В работе численно моделируются колебания аэрозоля в закрытом канале. Для описания динамики несущей среды применяется двухмерная нестационарная система уравнений Навье- Стокса для сжимаемого газа, записанная с учетом межфазного силового взаимодействия и межфазного теплообмена. Для описания динамики дисперсной фазы, для каждой ее фракции решается система уравнений, включающая в себя уравнение неразрывности для «средней плотности» фракции, уравнения сохранения пространственных составляющих импульса и уравнение сохранения тепловой энергии фракции дисперсной фазы газовзвеси. Межфазное силовое взаимодействие включало в себя силу Архимеда, силу присоединённых масс и силу аэродинамического сопротивления. Также учитывался теплообмен между несущей средой -газом и каждой из фракций дисперсной фазы. Математическая модель динамики полидисперсного аэрозоля дополнялась математической моделью столкновительной коагуляции аэрозоля. Для составляющих скорости компонент смеси задавались однородные граничные условия Дирихле. Для остальных функций динамики многофазной смеси задавались однородные граничные условия Неймана. Уравнения решались явным методом Мак-Кормака со схемой нелинейной коррекции, позволяющей получить монотонное решение. В результате численных расчетов было определено, что в близи генерирующего колебания поршня образуется область с повышенным содержанием крупнодисперсных частиц. Процесс коагуляции приводит к монотонному росту объемного содержания фракции крупнодисперсных частиц и монотонному уменьшению объемного содержания мелкодисперсных частиц. Увеличение интенсивности колебаний газа приводит к интенсификации процесса коагуляции капель аэрозоля.

многофазные среды, численное моделирование, полидисперсный аэрозоль, межфазное взаимодействие, коагуляция