Сопоставление математических моделей гравитационного осаждения монодисперсного аэрозоля на основе одномерных нестационарных уравнений диффузии и дискретной модели

Авторы: Тукмаков Д.А.
Опубликовано в выпуске: #4(93)/2024
DOI:
Раздел: Физика | Рубрика: Математическая физика
Ключевые слова: аэрозоль, дисперсия, гравитационное осаждение, седиментация, уравнение диффузии, математическое моделирование
Опубликовано: 16.09.2024

Проведено моделирование процессов гравитационного осаждения аэрозоля, состоящего из частиц одинакового размера. Актуальность исследования обусловлена необходимостью применения осаждения дисперсной фазы газодисперсных сред в различных практических приложениях. Построены математические модели процессов диффузии, описывающие осаждение частиц на основе одномерных нестационарных уравнений диффузии с учетом и без учета конвективного слагаемого. Новизна работы заключается в том, что в ней сопоставляются математические модели, основанные на уравнениях в частных производных, и дискретная математическая модель. Без учета конвективного слагаемого гравитационное осаждение также происходит, но за существенно более долгий промежуток времени, чем при учете конвективного слагаемого. Также получена дискретная математическая модель осаждения частиц аэрозоля. Сопоставление демонстрирует, что наиболее интенсивно осаждение дисперсных частиц происходит по дискретной модели осаждения.

Литература

[1] Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. Москва, Наука, 1978, 336 с.

[2] Кутушев А.Г. Математическое моделирование волновых процессов в аэродисперсных и порошкообразных средах. Санкт-Петербург, Недра, 2003, 284 с.

[3] Федоров А.В., Фомин В.М., Хмель Т.А. Волновые процессы в газовзвесях частиц металлов. Новосибирск, Параллель, 2015, 301 с.

[4] Ходаков Г.С., Юдкин Ю.П. Седиментационный анализ высокодисперсных систем. Москва, Химия, 1981, 192 с.

[5] Леушина А.П., Данилов Д.Н. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментационный анализ. Киров, ВятГУ, 2008, 54 с.

[6] Тукмаков Д.А. Трехмерная нестационарная математическая модель загрязнения канала осаждающейся дисперсной примесью. Экологические системы и приборы, 2022, № 11, с. 26–35.

[7] Тукмаков Д.А. Исследование загрязнения водотока взвесью с помощью стационарной двухмерной математической модели. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика, 2022, т. 45, № 1, с. 88–98.

[8] Тукмаков Д.А. Численная модель течения аэрозоля, обусловленного взаимодействием частиц и газа. Сложные системы, 2021, № 1, с. 64–71.

[9] Тукмаков Д.А. Аналитическая модель одномерной нестационарной динамики одиночной частицы в акустическом и электрическом полях. Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2022, т. 26, № 5, с. 135–144.

[10] Тукмаков Д.А. Сопоставление численных моделей динамики электрически заряженных газовзвесей с массовой и поверхностной плотностями зарядов для различных дисперсностей частиц. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2022, № 3 (102), с. 43–56.

[11] Студенов И.И., Шилова Н.А. Расчет гидравлической крупности взвеси при моделировании динамики концентрации взвешенных веществ в приустьевых районах арктических морей на примере Белого моря. Научные исследования в Арктике, 2015, № 3, с. 40–47.

[12] Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Ткаченко Л.А., Шайдуллин Л.Р. Осаждение дыма при нелинейных колебаниях в открытой трубе вблизи резонанса. Теплофизика высоких температур, 2019, т. 57, № 5, с. 793–796.

[13] Тукмаков А.Л. Модель движения и осаждения заряженной газовзвеси в электрическом поле. Инженерно-физический журнал, 2014, т. 87, № 1, с. 35–44.

[14] Савельев Т.А., Саврицкий А.Н., Назарян А.М. Нахождение функции распределения частиц на основе уравнения Фоккера — Планка для лазерной плазмы. Политехнический молодежный журнал, 2023, т. 87, № 10, c. 1–12. http://dx.doi.org/10.18698/2541-8009-2023-10-944

[15] Полянин А.Д. Справочник по линейным уравнениям математической физики. Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2001, 576 с.

[16] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.Ф. Теоретическая физика. Гидродинамика. Москва, Наука, 1986, 736 c.