Моделювання турбулентних течій розведених розчинів полімерів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorДимитрієва, Наталія Федорівна
dc.date.accessioned2020-05-23T16:15:28Z
dc.date.available2020-05-23T16:15:28Z
dc.date.issued2011
dc.descriptionРобота виконана в Інституті гідромеханіки Національної академії наук Україниuk
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the research of turbulent flows with high-molecular polymer additives of small concentration. It can reduce a drag coefficient in high Reynolds number flow. The structure of the flow near the wall at turbulent regime and its transformation mechanism under the action of polymer molecules is analyzed. The factors influencing the phenomenon of drag reduction in polymer solutions (the Toms phenomenon) are studied. The molecular weight and concentration of polymer additives in а solution are the most significant factors. The mathematical model of turbulent flows of dilute polymer solutions is built. The Reynolds stress transport model for turbulent flow of pure solvent (Newtonian fluid) underlies it. A functional dependence of the effect of Toms phenomenon on the polymer concentration and molecular weight is proposed. It is received by generalizing the experimental data of other authors for turbulent flows of various polymer solutions. The empirical modification of constants of the Reynolds stress transport model is proposed. It considers the influence of physical properties of polymer on change of the turbulent diffusion mechanism and the mechanism of pulsation energy redistribution between the Reynolds stress tensor components. A numerical experiment is carried out on the basis of the model of turbulent flows of polymer solutions presented in the dissertation. Various characteristics of a turbulent boundary layer for flow of polymer solution have been calculated in dependence on physical properties of a solution. The dominant role of influence of high-molecular polymer additives in the change of intensity of energy exchange between components of turbulent stresses is shown. It explains an increase in anisotropy, decrease in turbulent energy production which results in drag reduction in flow. Results of calculations have been compared with the known experimental data. It is shown that the proposed model adequately considers the influence of polymer parameters on characteristics of a turbulent boundary layer.uk
dc.description.abstractruДиссертационная работа посвящена исследованию турбулентных течений с добавками высокомолекулярных полимеров малой концентрации, которые при больших числах Рейнольдса способны снижать сопротивление трения. Проанализирована структура пристенного градиентного течения при турбулентном режиме и механизм ее изменения под воздействием макромолекул полимера. Изучены факторы, влияющие на эффект снижения сопротивления в полимерных растворах (эффект Томса), наиболее значимыми из которых являются молекулярный вес полимера и его концентрация в растворе. Разработана математическая модель турбулентного течения разбавленного раствора полимера, в основе которой лежит модель переноса напряжений Рейнольдса для турбулентного течения чистого растворителя (ньютоновской жидкости). Предложена функциональная зависимость значения эффекта Томса от концентрации и молекулярного веса полимера. Она получена путем обобщения экспериментальных данных других авторов для турбулентных течений различных полимерных растворов. Предложена полуэмпирическая модификация констант модели переноса напряжений Рейнольдса, учитывающая влияние физических свойств полимера на изменение механизма турбулентной диффузии и механизма перераспределения пульсационной энергии между компонентами тензора напряжений Рейнольдса. На основании представленной в диссертации модели турбулентных течений полимерных растворов проведен численный эксперимент по определению характеристик турбулентного пограничного слоя для течения раствора полимера при изменении физических свойств раствора. Показана доминирующая роль влияния добавок высокомолекулярных полимеров в изменении интенсивности энергетического обмена между компонентами турбулентных напряжений, которое объясняет увеличение анизотропии, уменьшение порождения энергии турбулентности, которое приводит к снижению сопротивления в потоке. Посредством сравнения результатов расчета с экспериментальными данными, известными в литературе, показано, что предложенная модель адекватно учитывает влияние параметров полимера на характеристики турбулентного пограничного слоя.uk
dc.description.abstractukДисертаційну роботу присвячено дослідженню турбулентних течій з домішками високомолекулярних полімерів малої концентрації, які при великих числах Рейнольдса здатні знижувати опір тертя. Проаналізовано структуру пристінної градієнтної течії при турбулентному режимі та механізм її зміни під впливом молекулярної ваги домішок полімеру та його концентрації в розчині. Розроблено математичну модель турбулентної течії розведеного розчину полімеру, в основі якої є модель переносу напружень Рейнольдса для турбулентної течії ньютонівського розчинника. Запропоновано функціональну залежність значення ефекту Томса від концентрації та молекулярної ваги полімеру. Запропоновано напівемпіричну модифікацію констант моделі переносу напружень Рейнольдса, що враховує вплив фізичних властивостей полімеру на зміну механізму турбулентної дифузії та перерозподілу пульсаційної енергії між компонентами тензора напружень Рейнольдса. На основі представленої в дисертації моделі проведено чисельний експеримент по визначенню характеристик турбулентного примежового шару розведеного розчину полімеру. Показано домінуючу роль впливу домішок полімерів в зміні інтенсивності енергетичного обміну між компонентами турбулентних напружень, яке пояснює збільшення анізотропії, зменшення породження енергії турбулентності, що призводить до зниження опору в потоці.uk
dc.format.page17 с.uk
dc.identifier.citationДимитрієва, Н. Ф. Моделювання турбулентних течій розведених розчинів полімерів : автореф. дис. … канд. фіз.-мат. наук : 01.02.05 – механіка рідини, газу та плазми / Димитрієва Наталія Федорівна. – Київ, 2011. – 17 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33718
dc.language.isoukuk
dc.publisherНаціональна академія наук України інститут гідромеханікиuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectтензор напружень Рейнольдсаuk
dc.subjectтурбулентний примежовий шарuk
dc.subjectопір тертяuk
dc.subjectефект Томсаuk
dc.subjectрозчин полімеруuk
dc.subjectpolymer solutionuk
dc.subjectturbulent boundary layeruk
dc.subjectdrag reductionuk
dc.subjectToms phenomenonuk
dc.subjectReynolds stress tensoruk
dc.subjectраствор полимераuk
dc.subjectтурбулентный пограничный слойuk
dc.subjectсопротивление тренияuk
dc.subjectэффект Томсаuk
dc.subjectтензор напряжений Рейнольдсаuk
dc.subject.udc532.517.4 : 532.526.4uk
dc.titleМоделювання турбулентних течій розведених розчинів полімерівuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
Dymytriieva_aref.doc
Розмір:
450 KB
Формат:
Microsoft Word
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ФЕС)