Сопоставление моделей динамики электрически заряженных газовзвесей с массовой и поверхностной плотностями заряда 

Дмитрий Алексеевич Тукмаков, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук» (Россия, г. Казань, ул. Лобачевского, 2/31), tukmakovda@imm.knc.ru

 Актуальность и цели. Течения электрически заряженных газовзвесей происходят как в процессах напыления электрически заряженных порошковых покрытий, так и в процессах электрической фильтрации запыленных сред. В таких течениях дисперсные включения движутся под действием как силы Кулона, так и газодинамических сил. В работе исследуется влияние плотности материала частиц на динамику газовзвесей в аэродинамическом и электрическом поле. Материалы и методы. Математическая модель реализовывала континуальный подход к моделированию динамики неоднородных сред, модель учитывала взаимодействие между несущей и дисперсной фазами смеси. Несущая среда описывалась как вязкий, сжимаемый, теплопроводный газ. Результаты. Численно моделировался процесс распространения ударной волны малой интенсивности из однородного газа в электрически заряженную газовзвесь. При этом сопоставлялись параметры течений электрически заряженных газовзвесей с поверхностной и массовой плотностями электрического заряда. Рассматривались материалы дисперсной фазы газовзвеси с различными физическими плотностями. Выявлено, что для массовой модели плотности заряда происходит увеличение силы Кулона, действующей на единицу объема газовзвеси при увеличении плотности материала частиц. Для поверхностной плотности заряда плотность материала частиц не влияет на удельную силу Кулона, воздействующую на частицы. При этом как в электрически нейтральных, так и в электрически заряженных газовзвесях с поверхностной плотностью электрического заряда увеличение плотности материала дисперсной фазы влияет на параметры течения несущей и дисперсной фазы. Выводы. Для массовой модели плотности электрического заряда при увеличении плотности материала частиц происходит увеличение влияния электрического поля на динамику дисперсной фазы и через межфазное взаимодействие на динамику несущей среды.

Ключевые слова

многофазные среды, газовзвеси, электрогидродинамика, межфазное взаимодействие, численное моделирование

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Тукмаков Д. А. Сопоставление моделей динамики электрически заряженных газовзвесей с массовой и поверхностной плотностями заряда // Известия  высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2024. № 4. С. 151–167. doi: 10.21685/2072-3040-2024-4-12