Моделювання процесів перемішування рідин вихровими структурами в колі
Вантажиться...
Дата
2018-12
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Структура й обсяг дипломної роботи
Магістерська дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновку, переліку використаної літератури з 40 найменувань, 2 додатки і містить 38 рисунків, 22 таблиці, 42 формули.
Загальний розмір магістерської дисертації становить 107 сторінок, де перелік використаної літератури займає 4 сторінок, додатки – 6 сторінок.
Актуальність теми. На сьогоднішній день на процеси перемішування рідин, що спричинені різними течіями звертається особлива увага, зокрема питанням прогнозу розповсюдження нафтових плям під час забруднень, розподілення забруднень і відходів у водоймах. Найбільш гостро перед дослідниками стоїть питання збільшення ефективності процесу перемішування – знаходження так званих областей інтенсивного перемішування, що здатні виникати за повільних рухів суцільного середовища. Аналіз сучасної наукової літератури вказує, що найбільш ефективно перемішування можна отримати в системах, що характеризуються нестійким розвитком із плином часу. У гідродинамічних системах, для яких властива дана нестійкість, часто виникає хаотичний рух рідини. Оскільки на сьогоднішній день не існує універсальної методики визначення хаотичності руху рідин, постає актуальна задача проектування програмного забезпечення для ідентифікації областей з інтенсивним перемішуванням в рідині з різними течіями.
Мета дослідження полягає в проектуванні програмного продукту, що матиме змогу моделювати двовимірний рух нестислої рідини у круговій площині в полі швидкості, спричинений системою локалізованих вихрових структур. Необхідно обчислювати та будувати критерії, за допомогою яких можливо ідентифікувати області інтенсивного перемішування у заданому полі швидкості течії.
Із метою виконання поставленої задачі було сформульовано наступні завдання дослідження:
- виконати аналіз процесів перемішування рідини вихоровими структурами у круговій площині й існуючих критеріїв ідентифікації хаотичних рухів рідини у ній;
- виконати аналіз існуючих програмних рішень пошуку областей хаотичного перемішування рідини вихорами у круговій площині;
- визначити особливості критеріїв визначення областей з інтенсивним перемішування та розробити алгоритм пошуку областей інтенсивного перемішування рідини системою вихорів всередині кругової площини;
- розробити програмне забезпечення для моделювання потоків скалярних полів у рідині всередині кругової площини можливістю ідентифікації областей інтенсивного перемішування.
Об’єктом дослідження є комп’ютерні інформаційні технології моделювання процесів перемішування рідини.
Предметом дослідження інформаційні технології перемішування рідини системою локалізованих вихрових структур у круговій площині.
Методи дослідження. Розв’язання поставлених задач виконувалося за допомогою наступних методів:
- чисельний метод Рунге-Кутта для розв’язання задачі Коші для систем диференційних рівнянь;
- метод реалізації побудови перетину Пуанкаре у фазовому просторі для рідкої частинки всередині кругової порожнини у полі швидкості системи точкових вихорів.
Наукова новизна одержаних результатів. Найсуттєвішими науковими результатами магістерської дисертації стало:
- удосконалено спосіб визначення інтенсивних режимів перемішування рідини в процесі перемішування двовимірними течіями нестислої рідини за рахунок комплексного аналізу критеріїв для ідентифікації областей хаотичного руху рідких частинок, що призвело до збільшення ефективності ідентифікації областей інтенсивного перемішування і їхньої локалізації у розглянутій течії;
- набуло подальшого розвитку застосування технології пошуку областей інтенсивного перемішування рідини системою вихорів у внутрішніх течіях.
Практичне значення одержаних результатів роботи полягає в розробленому програмному застосунку, що дозволяє дослідити наявність областей інтенсивного перемішування рідини у внутрішніх течіях.
Опис
Ключові слова
моделювання перемішування рідини, інтенсивне перемішування, вихорова динаміка, modeling of liquid membranes, intensive mixtures, vortex dynamics
Бібліографічний опис
Кошлатий, М. С. Моделювання процесів перемішування рідин вихровими структурами в колі : магістерська дис. : 121 Інженерія програмного забезпечення / Кошлатий Микола Леонідович. – Київ, 2018. – 106 с.