Теоретические основы технической газовой динамики, Тимошенко В.И., 2013

Теоретические основы технической газовой динамики, Тимошенко В.И., 2013.

   В пособии дано описание основных особенностей течений газов, которые являются составной частью процессов, сопровождающих работу разных элементов технического устройства. Рассмотрены физическая сущность процессов и вопросы формулировки математических моделей течений чистых газов и их смесей с твердыми и жидкими частицами при наличии газофазных и гетерогенных химических реакций, фазовых переходов. Приведены общие постановки задач, некоторые аналитические решения уравнений газовой динамики и конечные соотношения. Анализируется влияние подвода тепла и массы, межфазного взаимодействия, испарения частиц и химических реакций на течения газов и газодисперсных смесей в струях, трубах и каналах, на истечение газов из емкостей.
Для научных и инженерно-технических работников, специалистов в области различных технологий в энергетике, металлургии, химическом производстве, авиационной и ракетно-космической технике, а также для студентов соответствующих специальностей.




ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ.
Приведенные в разделе понятия и соотношения являются основой для понимания особенностей газодинамических процессов, связанных со сжимаемостью газа, взаимодействием тепловых и динамических процессов, которые имеют место при совершении газом работы, течении в каналах постоянного и переменного сечения, в том числе при подводе тепла и массы, при межфазном тепломассообмене в течениях газовзвесей - смеси газа с твердыми и жидкими частицами и др.

Описание понятий газовой динамики приводится в достаточно обширной учебной литературе, например [1, 42, 50, 80, 88-90, 137, 140, 149, 190], ориентированной на систематическое изложение основ газовой динамики. Целью раздела является краткое изложение начальных сведений по газовой динамике. Эти сведения подобраны таким образом, чтобы, с одной стороны, дать описание основных терминов и определений и, с другой стороны, проиллюстрировать наиболее принципиальные особенности течений, которые в той или иной мере сопровождают работу многих технических устройств. Приведенные в этом разделе модели и соотношения достаточны, чтобы в отдельных случаях получить интегральные предварительные оценки практически важных для приложений параметров.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
Глава 1. Основные понятия газовой динамики.
1.1. Основные соотношения газовой динамики.
1.1.1. Гипотезы и определения термогазодинамики.
1.1.2. Параметры многокомпонентной смеси газов.
1.1.3. Основные уравнения газовой динамики.
1.1.4. Простейшие аналитические решения уравнений и расчетные соотношения.
1.1.5. Примеры использования соотношений газовой динамики.
1.2. Разрывы в газовой динамике.
1.2.1. Прямой скачок уплотнения.
1.2.2. Нестационарная ударная волна.
1.2.3. Косой скачок уплотнения.
1.2.4. Ударная волна большой интенсивности. Эффекты реального газа.
1.3. Общие особенности влияния внешних воздействий на изменение параметров газового потока.
1.3.1. Уравнение обращения воздействий. Общие условия ускорения газового потока.
1.3.2. Геометрическое воздействие на поток. Течение в сужающихся и расширяющихся каналах.
1.3.3. Течения с подводом тепла.
1.3.4. Течения с подводом массы.
1.3.5. Адиабатическое течение газа с трением.
1.4. Характерные особенности комбинированного воздействия на поток.
1.4.1. Изменение скорости при одновременном изменении площади поперечного сечения и тепловом воздействии.
1.4.2. Ускорение твердых частиц потоком газа.
1.4.3. Ускорение потоком газа испаряющихся частиц.
1.4.4. Течение газокапельной смеси при подводе тепла и испарении капель.
1.5. Истечение газа из емкости в среду с заданным противодавлением.
1.5.1. Истечение вязкого газа.
1.5.2. Влияние подвода и отвода тепла на истечение газа.
1.5.3. Истечение парогазо-капельной смеси в условиях интенсивного подвода тепла.
Глава 2. Математическая формулировка задач газовой динамики.
2.1. Основные уравнения газовой динамики.
2.1.1. Уравнение сохранения массы для смеси — уравнение неразрывности.
2.1.2. Уравнение сохранения массы для компонентов смеси — уравнение диффузии.
2.1.3. Уравнения изменения количества движения.
2.1.4. Уравнение энергии для вязкого теплопроводного газа.
2.1.5. Запись уравнений газовой динамики в различных системах координат.
2.2. Начальные и граничные условия.
2.3. Условия подобия течений вязкого газа.
2.4. Упрощенные модели течения газа.
Глава 3. Коэффициенты переноса.
3.1. Основные определения и понятия.
3.2. Коэффициенты молекулярного переноса в газовых смесях.
3.3. Коэффициенты переноса в турбулентных потоках.
Глава 4. Элементы химической кинетики газофазных реакций.
4.1. Основные определения.
4.2. Константы скоростей химических реакций. Константа равновесия.
4.3. Кинетика газофазных реакций в С—О—Н—N-средах.
4.3.1. Кинетические модели воспламенения и горения водорода.
4.3.2. Кинетические модели воспламенения углеводородов.
4.4. Термодинамический расчет химически равновесных газофазных процессов.
4.4.1. Формулировка задачи о расчете параметров равновесной смеси газов.
4.4.2. Расчет равновесного состава смеси на основе уравнений материального баланса и соотношений действующих масс.
4.4.3. Использование принципа максимума энтропии для определения равновесного состава многокомпонентной смеси газов.
4.5. Режимы химических процессов при течении газовых смесей. Число Дамкелера.
Глава 5. Течения невязкого газа.
5.1. Уравнения течения невязкого газа.
5.2. Одномерные нестационарные течения.
5.2.1. Аналитические решения уравнений одномерного нестационарного течения. Характеристические соотношения.
5.2.2. Примеры использования аналитических решений.
5.3. Двумерные стационарные течения.
5.3.1. Особенности течений. Аналитические решения.
5.3.2. Приближенные методы определения параметров сверхзвукового обтекания тел.
Глава 6. Течение вязкого газа в пограничном слое.
6.1. Основные положения теории пограничного слоя.
6.1.1. Уравнения пограничного слоя.
6.1.2. Соотношения для определения трения, тепловых и диффузионных потоков на обтекаемой поверхности.
6.1.3. Интегральные характеристики пограничного слоя.
6.2. Пограничный слой на пластине. Автомодельность.
6.3. Теплообмен в высокотемпературном реагирующем пограничном слое.
6.4. Турбулентный пограничный слой.
6.4.1. Структура турбулентного пограничного слоя.
6.4.2. Трение и теплообмен в турбулентном пограничном слое.
6.5. Приближенные методы определения параметров пограничного слоя при наличии градиента давления.
6.5.1. Автомодельные решения уравнений пограничного слоя. Метод локальной автомодельности.
6.5.2. Интегральные соотношения для расчета параметров пограничного слоя.
6.5.3. Метод эффективной длины.
6.6. Задачи типа пограничного слоя.
Глава 7. Течения газовзвесей.
7.1. Математическая формулировка задачи о течении гетерогенной смеси.
7.1.1. Основные понятия и определения.
7.1.2. Уравнения для смеси газа и частиц в рамках модели взаимопроникающих континуумов.
7.1.3. Соотношения для расчета коэффициентов силового и теплового межфазного взаимодействий.
7.1.4. Гомогенная модель двухфазных течений.
7.2. Особенности термохимического взаимодействия газа с материалом ограничивающих поверхностей.
7.2.1. Основные понятия и определения.
7.2.2. Условия материального и теплового балансов на границе газ—поверхность.
7.2.3. Гетерогенные процессы на поверхностях из композиционных материалов.
7.3. Тепломассообменные процессы при фазовых переходах в газокапельных течениях.
7.3.1. Уравнения газокапельной смеси при наличии фазовых переходов.
7.3.2. Оценка параметров испарения капли.
7.3.3. Скорость испарения капель.
7.3.4. Плавление и кристаллизация частиц.
7.3.5. Гомогенные течения с фазовыми переходами.
7.4. Горение и газификация частиц твердого топлива в газовом потоке.
Глава 8. Струйные течения.
8.1. Основные определения.
8.2. Невязкие сверхзвуковые струи.
8.3. Параметры изобарических вязких струй.
8.4. Вопросы численного решения задач о течении в турбулентной струе.
8.4.1. Уравнения течения в газодисперсной многокомпонентной струе.
8.4.2. Элементы численного алгоритма.
8.4.3. Иллюстрационные результаты численного определения параметров струйных течений.
8.4.4. Турбулентная сверхзвуковая неизобарическая струя.
8.5. Диффузионное горение изобарической струи при турбулентном смешении со спутным потоком воздуха.
8.5.1. Основные понятия и определения. Формулировка задачи.
8.5.2. Сквозной расчет равновесного горения.
8.5.3. Характерные особенности турбулентного смешения и горения.
8.6. До- и сверхзвуковые струи в спутных сверх- и дозвуковом потоках.
8.6.1. Схемы течений. Формулировка задачи.
8.6.2. Расчетные модели.
8.6.3. Характерные особенности взаимодействия струй со спутным потоком.
8.7. Расчетные модели газоструйного эжектора.
Глава 9. Течения в трубах и каналах.
9.1. Приближение узкого канала для течений в трубах и каналах.
9.1.1. Общая характеристика задач. Определение градиента давления.
9.1.2. Истечение вязкого газа через сопло Лаваля.
9.2. Описание течений в квазиодномерном приближении.
9.2.1. Квазиодномерные уравнения.
9.2.2. Соотношения для трения и теплопередачи на поверхности труб и каналов.
9.2.3. Квазиодномерное приближение для двухфазных течений.
9.2.4. Гомогенная модель течения паровоздушно-капельной смеси.
9.3. Характерные особенности течения в каналах при комбинированном воздействии на поток.
9.3.1. Ускорение и нагрев частиц высокотемпературным потоком газа.
9.3.2. Течения паровоздушно-капельной смеси в трубопроводе.
9.4. Автоколебательные течения при интенсивном тепловом воздействии.
Глава 10. Модели процессов в емкости с учетом массоэнергоподвода, химических и фазовых превращений.
10.1. Физическая формулировка задачи. Основные допущения.
10.2. Математическая формулировка задачи.
10.2.1. Основные уравнения.
10.2.2. Определение состава газовой смеси в емкости.
10.2.3. Определение неравновесного состава заданной массы газовой смеси при изобарическом и изохорическом процессах.
10.2.4. Процессы в емкости при наличии гетерогенных физикохимических процессов.
10.2.5. Истечение из системы гидравлически связанных емкостей при наличии подвижных границ.
10.2.6. Определение параметров в емкости при стационарном истечении продуктов сгорания.
10.3. Характерные особенности изменения параметров в емкости при наличии физико-химических процессов.
10.3.1. Истечение из емкости испаряющегося вещества.
10.3.2. Изменение параметров в емкости при газификации и горении угольных частиц.
10.3.3. Влияние объемного распределения температуры в частицах при горении водонасыщенных угольных частиц.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Теоретические основы технической газовой динамики, Тимошенко В.И., 2013 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по физике :: физика :: Тимошенко