RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Математическое моделирование // Архив

Матем. моделирование, 2023, том 35, номер 4, страницы 24–50 (Mi mm4455)

Эта публикация цитируется в 10 статьях

Модель двухтемпературной среды газ — твердые наночастицы с лазерным пиролизом метана

В. Н. Снытников, Е. Е. Пескова, О. П. Стояновская

Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск

Аннотация: Создана математическая модель двухфазной химически активной среды из газа и твердых ультрадисперсных частиц в поле лазерного излучения с детализированными процессами теплообмена между газом и частицами. Математическая модель представляет собой систему уравнений Навье-Стокса в приближении малых чисел Маха и нескольких температур, которая описывает динамику вязкой многокомпонентной теплопроводной среды с диффузией, химическими реакциями и подводом энергии посредством лазерного излучения. Разработан вычислительный алгоритм для изучения химических процессов в газопылевой среде с односкоростной динамикой многокомпонентного газа при воздействии лазерного излучения. Для данной математической модели характерно наличие нескольких сильно различающихся между собой временных и пространственных масштабов. Вычислительный алгоритм построен на основе схемы расщепления по физическим процессам. Для двухфазной среды из многокомпонентного газа и нанодисперсных твердых частиц проведены теоретические исследования разнонаправленных процессов тепловой релаксации и специфического нагрева-охлаждения компонент двухфазной среды лазерным излучением, тепловыми эффектами химических реакций и собственным излучением частиц. Показано, что лазерное излучение может сформировать отрыв температуры частиц от температуры газа и обеспечить активацию метана с конверсией в этилен и водород. Разработанная численная модель найдет свое применение в создании новых технологий лазерной термохимии.

Ключевые слова: двухфазная среда, наночастицы, теплообмен, двухтемпературная среда, уравнения Навье-Стокса, численная модель, химические реакции, метан.

Поступила в редакцию: 15.11.2022
Исправленный вариант: 15.11.2022
Принята в печать: 12.12.2022

DOI: 10.20948/mm-2023-04-02


 Англоязычная версия: Mathematical Models and Computer Simulations, 2023, 15:5, 877–893

Реферативные базы данных:


© МИАН, 2024