Simulation of Wave Processes in Gas-Liquid Systems

Abstract

В термінах гідродинамічної теорії гетерогенних систем ро-зглянуто можливості математичного опису (формалізації) процесів динаміки газорідинних двофазних систем. При цьо-му, на підставі врахування ефекту існування нерозчинених бу-льбашок газу у не збудженій рідині, так і у рідині, що зазнає зовнішнього впливу з утворенням хвильового руху, запропо-новано математичні модель динамічних станів газорідинних двофазних систем. Актуальність такихмоделей полягає в то-му, що двофазні потоки являють собою основне «робоче тіло», зокрема, в енергетичних установках та апаратах хімічної тех-нології, а робочі процеси в металургійній, нафтодобувній та нафтопереробній (в т. ч. нафтохімічній) промисловості, вкріо-генних апаратах супроводжуються утворенням парорідинних систем. В зв’язку з цим, наявність адекватних математичних моделей динаміки для середовищ, які розглядаються, заснова-них на врахуванні законів збереження (маси, імпульсу та енер-гії) та придатних для застосування у інженерних розрахунках, слід розглядати як перевагу над емпіричними моделями, що забезпечують задовільну точність розрахунків лише в обмеже-ному діапазоні технологічних параметрів і абсолютно непри-датних для позаштатних та аварійних режимів. Проведений аналіз розповсюдження хвильових процесів у газорідинному середовищі на основі гетерогенного представлення фізичних явищ в ньому показує аналогічність традиційному газодинамі-чному підходу, але, тим не менш, газорідинна суміш має певні особливості. Перед усім це стосується наявності так званої «бульбашкової» суспензії, яка визначає суттєву нелінійність динамічного режиму у газорідинних середовищах, що спричи-нено можливістю стискання двофазної системи під впливом зовнішнього впливу (тиску із зовні). Наслідком останнього є низькі значення швидкості звука, спричинена залежністю від тиску, особливо на ділянках його зростання. Запропоновані моделі є достатньо інформативними, що дозволяє робити ви-сновки стосовно можливих механізмів перебігу динамічнихпроцесів у газорідинних середовищах, та прогнозувати пода-льший їх розвиток за умови апріорної інформації про газоди-намічні характеристики реальної двофазної системи.