СТРУКТУРА ТЕЧЕНИЯ ВБЛИЗИ ПОВЕРХНОСТИ ИСПАРЕНИЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом совместного решения кинетического уравнения Больцмана и уравнений механики сплошной среды исследовано течение пара вблизи межфазной поверхности при испарении. Показано, что формирующаяся в этом процессе структура течения представляет собой совокупность нескольких зон: неравновесная кинетическая область (слой Кнудсена); область равномерного потока, в которой скорость, плотность и температура не изменяются по координате; контактный разрыв и область с равномерным потоком за замыкающей ударной волной. Предложен подход, позволяющий построить структуру течения при нестационарном испарении без решения кинетического уравнения Больцмана. Результаты применения этого подхода сравниваются с численными расчетами, выполненными с помощью метода совместного решения кинетического уравнения Больцмана и уравнений механики сплошной среды, а также путем прямого статистического моделирования Монте-Карло.

Об авторах

В. Ю Левашов

МГУ им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Email: levashovvy@imec.msu.ru
Москва, Россия

А. П Крюков

МГУ им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Москва, Россия

А. Л Кусов

МГУ им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Москва, Россия

Список литературы

  1. Lu. Z., Salamon T.R., Narayanan S., Bagnall K.R., Hanks D. F., Antao Dion. S., Barabadi B., Sircar J., Simon M.E., Wang E. N. Design and Modeling of Membrane-Based Evaporative Cooling Devices for Thermal Management of High Heat Fluxes // IEEE. Trans. Compon. Packaging. Manuf. Technol. 2016. V. 6. № 7. P. 1056—1065. doi: 10.1109/TCPMT.2016.2576998
  2. Amer O., Boukhanouf R., Ibrahim H.G. A Review of Evaporative Cooling Technologies // IJESD. 2015. 6. 111. doi: 10.7763/IJESD.2015.V6.571
  3. Humplik T., Lee J., O’Hern S.C., Fellman B.A., Baig M.A., Hassan S.F., Atieh M.A., Rahman F., Laoui T., Karnik R., Wang E.N. Nanostructured materials for water desalination // Nanotechnology. 2011. 22(29).292001. doi: 10.1088/0957-4484/22/29/292001.
  4. Gimeno L., Nieto R., Drumond A., Duran-Quesada A.M. Ocean Evaporation and Precipitation . In: Meyers, R.A. (eds) Encyclopedia of Sustainability Science and Technology. New York. :Springer, 2012.https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0851-3_734
  5. Chiu L., Gao S., Shie C. Oceanic Evaporation: Trends and Variabilities, In book: Remote Sensing — Applications. 2012. doi: 10.5772/36503.
  6. Zhang Yanqun, Wang Jiandong, Gong S., Wu Z. Measuring and modeling of soil evaporation for winter wheat with drip irrigation //TCSAE. 2014. 30. 91-98. doi: 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.07.011.
  7. Solovev D., Соловьев А. Актуальные проблемы в исследовании переноса тепла и влаги в приводном слое атмосферы // Процессы в геосредах. 2015. № 4 (4). С. 55-63.
  8. Кнаке О., Странский И.Н. Механизм испарения // УФН. 1959. Т. LXVIII. Вып. 2. С. 261-305.
  9. Stefan J. VersucheUber die verdampfung. Sitzungsber. kais // Akad. Wiss. Wien. Math. 1873. V. 68. P. 385-423.
  10. Stefan J. Ubereinigeprobleme der theorie der warmeleitung // Sitzungber., Wien, Akad. Mat. Natur. 1889. V. 98. P. 473-484.
  11. Крюков А. П., Левашов В. Ю., ЖаховскийВ. В., Анисимов С. И. Тепло и массоперенос на межфазных поверхностях конденсат—пар // УФН. 2021. 191(2). С.113-146. doi: 10.3367/UFNr.2020.04.038749
  12. Stephan S., Schaefer D., Langenbach K., Hasse H. Mass transfer through vapour-liquid interfaces: a molecular dynamics simulation study // Mol. Phys. 2020. V. 119. P. 1-13. doi: 10.1080/00268976.2020.1810798.
  13. Frezzotti A., Barbante P. Simulation of shock induced vapor condensation flows in the Lennard-Jones fluid by microscopic and continuum models. // Phys. Fluids. 2020. 32 (12): 122106. https://doi.org/10.1063/5.0032439
  14. Zhakhovsky Vasily V., Kryukov Alexei P., Levashov Vladimir Yu, Shishkova Irina N., Anisimov Sergey I. Mass and heat transfer between evaporation and condensation surfaces: Atomistic simulation and solution of boltzmann kinetic equation // PNAS. 2019. 116(37). P. 18209-18217. doi: 10.1073/pnas.1714503115
  15. Kobayashi K., Hori K., Kon M., Sasaki K., Watanabe M. Molecular dynamics study on evaporation and reflection of monatomic molecules to construct kinetic boundary condition in vapor-liquid equilibria // Heat and Mass Transfer. 2016. 52. doi: 10.1007/s00231-015-1700-6.
  16. Кусов А. Л., Лунев В. В. О нестационарном разлете разреженного газа при испарении конденсированного материала с его перегретой поверхности // Изв. РАН. МЖГ. 2012. № 4. С. 130-144.
  17. Титарев В.А. Шахов Е.М. Теплоотдача и испарение с плоской поверхности в полупространство при внезапном повышении температуры тела // Изв. РАН. МЖГ. 2002. № 1. С. 141-153.
  18. Kryukov A.P., Levashov V.Yu., Shishkova I.N. Evaporation-Condensation Problem In Vapour-Gas Mixtures // Proc. 25th Int. Symp. on RGD, Novosibirsk, 2007, p.1176-1181.
  19. Попов С.П., Черемисин Ф.Г. Совместное численное решение уравнений Больцмана и Навье-Стокса // Вычислительная динамика разреженного газа. 2000. М.: ВЦ РАН, с. 75—103
  20. Анисимов С.И., Лукьянчук Б.С. Избранные задачи теории лазерной абляции// УФН. 2002. Т. 172. № 3. С. 301-333.
  21. Муратова Т.М., Лабунцов Д.А. Кинетический анализ процессов испарения и конденсации // ТВТ. 1969. Т. 7. № 5. С. 959-967.
  22. Коган М.Н., Макашев Н.К. О роли слоя Кнудсена в теории гетерогенных реакций и в течениях с реакциями на поверхности// Изв. АН СССР. МЖГ. 1971. №6. С. 3-11.
  23. Анисимов С.И., Рахматулина А.Х. Динамика расширения пара при испарении в вакуум // ЖЭТФ. 1973. Т. 64. Вып. 3. С. 869-876.
  24. Labuntsov D.A., Kryukov A.P. Analysis of intensive evaporation and condensation // Int. J. Heat Mass Transfer. 1979. Vol. 22, P. 989-1002.
  25. Коган М.Н. Динамика разреженного газа, М.: Наука, 1967. 440 с.
  26. Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем: Учебное пособие для вузов, М.: Издательство МЭИ, 2000. 374 с.
  27. Bird G.A. Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows. Oxford: ClarendonPress, 1994. 458 p.
  28. Кусов А.Л., Лунев В.В. Применение метода прямого статистического моделирования Монте-Карло при решении задачи о нестационарном разлете разреженного газа в случае его испарения с перегретой поверхности материала в вакуум // Космонавтика и ракетостроение, 2010. № 1(58). C. 36—45.
  29. Черный Г.Г. Газовая динамика. М.: Наука, 1988. 424 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024