Численное моделирование колебаний электрически заряженной гетерогенной среды, обусловленных межкомпонентным взаимодействием

Цель. Целью работы является численное исследование колебаний двухфазной среды (смеси газа и дисперсной фазы твёрдых частиц), вызванных электрическим зарядом дисперсного компонента и взаимообратным влиянием динамики газа и твёрдых частиц, а также влияние на динамические процессы в смеси линейного размера дисперсных частиц. Методы. С помощью численной модели электрически заряженной газовзвеси моделировались различные режимы колебательной динамики запылённой среды. Электрически заряженными предполагаются твёрдые частицы. В моделируемом процессе заряд всех частиц имеет одинаковый знак. Запылённая среда моделируется монодисперсной – все частицы имеют одинаковый размер, также предполагается, что все частицы состоят из материала с одинаковой плотностью и теплоёмкостью. Математическая модель предполагает скоростную и температурную неравновесность исследуемых процессов. Модель учитывает межфазный теплообмен, а также межфазное силовое взаимодействие, включающее в себя силу Стокса, силу присоединённых масс и динамическую силу Архимеда. Несущая среда – газ – предполагается вязкой, сжимаемой и теплопроводной. Система уравнений решается явным конечно-разностным методом Мак-Кормака второго порядка точности. Для получения монотонного решения применяется схема нелинейной коррекции сеточной функции. Результаты. Выявлено влияние размера частиц дисперсной фазы на скорость и частоту колебаний гетерогенной среды. Определена зависимость между размером частиц дисперсной фазы и интенсивностью перераспределения «средней плотности» частиц дисперсной фазы, а также определено влияние размера частиц на изменения давления в канале при колебательных движениях смеси.