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

Аннотация

Данная работа посвящена численному моделированию процесса распространения удар-
ной волны малой интенсивности из чистого газа в неоднородную среду представляющею
собой газовую взвесь твердых частиц. В вычислительных экспериментах рассматривались
как электрические нейтральные, так и заряженные взвеси твердых частиц. В использо-
ванной в работе математической модели сохранение компонент импульса несущей среды
описывалось системой уравнений Навье-Стокса для сжимаемого газа в двухмерной поста-
новке. При описании взаимодействия несущей и дисперсной фазы газовзвеси учитывались
сила 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 дополненная
граничными условиями решалась явным конечно-разностным методом второго порядка
точности. 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 компоненты
и вследствие межфазного взаимодействия на течение газа. В результате численных рас-
чётов было выявлено, что увеличение размера частиц приводит к существенному росту
межфазного скоростного скольжения. Было определено, что интенсивность скоростного
скольжения между несущей и дисперсной фазами в электрически заряженной запылён-
ной среде возрастает в направлении увеличения удельной силы Кулона, в то время как в
электрически нейтральной газовзвеси рост скоростного скольжения происходит в направ-
лении движения ударной волны.