Nghiên cứu quá trình lan truyền của sóng áp suất trong hỗn hợp chất lỏng hai pha

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TRẦN QUỐC NGHỊ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN CỦA SÓNG ÁP SUẤT TRONG HỖN HỢP CHẤT LỎNG HAI PHA Chuyên ngành: Toán ứng dụng Mã số: 60.46.36 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC TOÁN HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn Thái Nguyên – 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Công trình hoàn thành trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn Phản biện 1:…………………………………………… Phản biện 2:…………………………………………… Luận văn bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn họp tại: Trường đại học khoa học vào hồi … … ngày ….tháng … năm 2011 Có thể tìm hiểu luận văn trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên thư viện trường Đại học Khoa học, khoa Toán học Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Nguyễn Văn Tuấn, Trần Quốc Nghị, Nguyễn Thị Bích Ngọc “ Một số kết nghiên cứu tượng khuếch đại cường độ sóng xung kích hỗn hợp chất lỏng hai pha” Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Thái Nguyên 2011 (đã nhận đăng) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn Tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới thầy tận tình hướng dẫn suốt thời gian tác giả làm luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy, cô, Ban giám hiệu nhà trường, Ban chấp hành Đoàn, đồng nghiệp công tác quan tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả thời gian học tập làm luận văn cao học Xin chân thành cảm ơn anh chị em học viên cao học bạn bè đồng nghiệp gần xa trao đổi, động viên khích lệ tác giả trình học tập, nghiên cứu làm luận văn Luận văn không hoàn thành thông cảm, giúp đỡ người thân gia đình tác giả Đây quà tinh thần, tác giả xin kính tặng gia đình thân yêu với lòng biết ơn chân thành sâu sắc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỘT SỐ KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT B Hằng số khí j, n Cường độ chuyển pha, số lượng bọt p, p0 , pi Áp suất hỗn hợp, áp suất ban đầu, áp suất pha thứ i pe Cường độ sóng xung kích ban đầu R, a Bán kính cảu bọt R0 , a0 Bán kính ban đầu bọt T , T0 , Ti Nhiệt độ hỗn hợp, nhiệt độ ban đầu, nhiệt độ pha i t Thời gian v, vi Vận tốc hỗn hợp, vận tốc pha i W1 Vận tốc hướng kính chất lỏng chuyển động xung quanh bọt W1 Vận tốc màng bọt  , Đại lượng không thứ nguyên mật độ, nhiệt độ P, W Đại lượng không thứ nguyên áp suất vận tốc màng bọt i Phần thể tích pha i hỗn hợp i0 Phần thể tích ban đầu pha i ,  Hệ số sức căng bề mặt, tọa độ Lagrange i ,  Mật độ pha i, mật độ hỗn hợp i0 , 0 Mật độ thực pha i, mật độ ban đầu hỗn hợp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỘT SỐ KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1 Hệ phương trình thủy - nhiệt động lực học cho môi trường hai pha lỏng 12 2.1.1 Xây dựng mô hình .12 2.1.2 Hệ phương trình sở 12 2.1.3 Điều kiện đầu điều kiện biên 24 2.2 Phương pháp giải số 24 CHƯƠNG 3: MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN VÀ KHUẾCH ĐẠI CỦA SÓNG XUNG KÍCH TRONG CÁC HỖN HỢP CHẤT LỎNG CHỨA BỌT HƠI 29 3.1 Một số kết nghiên cứu trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp chất lỏng chứa bọt 29 3.1.1 Quá trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp nước chứa bọt 29 3.1.2 Quá trình lan truyền sóng xung kích môi trường dầu 33 3.1.3 Quá trình lan truyền sóng xung kích môi trường freon21 37 3.1.4 Quá trình lan truyền sóng xung kích môi trường nitơ lỏng chứa bọt 40 3.2 Một số kết tượng khuếch đại cường độ sóng xung kích hỗn hợp chất lỏng hai 44 KẾT LUẬN 56 KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 62 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI MỞ ĐẦU Hỗn hợp chất lỏng chứa bọt khí môi trường hai pha phức tạp Môi trường thường gặp nhiều trình tự nhiên, công nghệ hoá học, đồng thời chúng ứng dụng nhiều ngành công nghiệp lượng như: khai thác, vận chuyển chế biến dầu khí Tuy nhiên, từ 1950 trở lại đây, việc nghiên cứu dòng hai pha lỏngkhí tiến hành cách có hệ thống lý thuyết thực nghiệm Trong hỗn hợp trình trao đổi nhiệt - chất tượng quan trọng tách rời, trường hợp tồn sóng xung kích lan truyền hỗn hợp Môi trường hỗn hợp hai pha có tính chất đặc biệt chỗ hỗn hợp có kết hợp tính chất phi tuyến vật lý mạnh, tán sắc trình hao tán lượng nên biểu đồ mô tả sóng có nhiều dạng Chính vậy, thay đổi điều kiện thuỷ động lực dẫn đến thay đổi cấu trúc sóng, tính chất vật lý nhiệt, trình tương tác pha Tính chất đặc trưng hỗn hợp chất lỏng chứa bọt khí trình động lực học xuất biến dạng cục hỗn hợp thay đổi thể tích môi trường thay đổi thể tích bọt Khả mức độ co nén bọt phụ thuộc mạnh vào trao đổi nhiệt khối lượng pha lỏng pha khí Sự xuất đồng thời lượng biến dạng dẫn tới sóng có cấu trúc khác Ngoài ra, truyền sóng áp suất môi trường dẫn đến khả hoá ngưng tụ pha khí, từ dẫn đến thay đổi chủ yếu cấu trúc môi trường Do hỗn hợp chất lỏng chứa bọt khí có tính chất đặc biệt hỗn hợp xuất nhiều lĩnh vực công nghiệp lượng, công nghệ hoá học trình tự nhiên cho nên, hiểu biết Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn tượng xuất ví dụ tượng khuếch đại cường độ sóng hỗn hợp sóng áp suất lan truyền qua chất lỏng chứa bọt xảy trình tương tác sóng cần thiết Căn vào tình hình phát triển nghiên cứu nước trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp chất lỏng- bọt , mục đích đề tài bao gồm vấn đề sau: - Nghiên cứu lý thuyết trình lan truyền sóng hỗn hợp hai pha bao gồm pha phân tán phần tử dạng bọt với pha chất lỏng Newton chứa ống nằm ngang Giả sử đầu ống tồn sóng xung kích tác động lan truyền vào hỗn hợp, chúng lan truyền đến tắt dần Thành lập hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng thuỷ nhiệt động lực học mô tả trình - Trên sở nghiên cứu, ứng dụng thuật toán sử dụng chương trình tính giải hệ phương trình thuỷ nhiệt động lực học hỗn hợp hai pha sau kết hợp điều kiện biên phù hợp với mô hình khảo sát, để nghiên cứu trình lan truyền sóng xung kích số hỗn hợp chất lỏng - bọt Chương trình kiểm chứng cách so sánh kết chương trình với kết thực nghiệm công bố tác giả khác sóng tới - Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện đầu điều kiện biên đặc trưng cho tác dụng động lực cấu trúc hỗn hợp lên trình lan truyền sóng áp suất hỗn hợp chất lỏng hai pha Đồng thời nghiên cứu tượng khuếch đại cường độ sóng xung kích sóng tác động vào hỗn hợp, tượng bất thường xảy hỗn hợp chất lỏng chứa bọt - Đưa nhận xét kết luận vấn đề nghiên cứu Đồng thời đề xuất ý kiến góp phần giảm thiểu tượng bất thường để đảm bảo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn an toàn hệ thống truyền dẫn thủy lực Nội dung luận văn chia làm ba chương: Chương I: Tổng quan Trình bày tổng quan phát triển xu hướng phát triển lĩnh vực truyền sóng xung kích hỗn hợp lỏng – hơi, tượng xảy sóng xung kích lan truyền hỗn hợp Chương II: Cơ sở lý thuyết Dựa sở hệ phương trình thủy nhiệt - động lực học hỗn hợp lỏng mô tả tượng vật lí, xây dựng thuật toán chương trình tính phù hợp để nghiên cứu phân tích đánh giá trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp Chương III: Trình bày số kết nghiên cứu trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp chất lỏng tượng bất thường xảy trình này, tượng khuếch đại sóng xung kích Từ kết chương trình tính có được, nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng yếu tố: cường độ sóng xung kích ban đầu, nồng độ thể tích pha lên trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp So sánh trình lan truyền sóng xung kích số hỗn hợp chất lỏng chứa bọt nhằm ảnh hưởng tính chất vật lý nhiệt lên trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp Để thực nội dung trên, tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu trình lan truyền sóng áp suất hỗn hợp chất lỏng hai pha” Bản luận văn thực trường Đại học Khoa học xã hội - Đại học Thái Nguyên hoàn thành từ ý tưởng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn giúp đỡ mặt khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... độ sóng hỗn hợp sóng áp suất lan truyền qua chất lỏng chứa bọt xảy trình tương tác sóng cần thiết Căn vào tình hình phát triển nghiên cứu nước trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp chất lỏng- ... kết nghiên cứu trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp chất lỏng chứa bọt 29 3.1.1 Quá trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp nước chứa bọt 29 3.1.2 Quá trình lan truyền sóng xung... chất vật lý nhiệt lên trình lan truyền sóng xung kích hỗn hợp Để thực nội dung trên, tiến hành thực đề tài Nghiên cứu trình lan truyền sóng áp suất hỗn hợp chất lỏng hai pha Bản luận văn thực