Численный анализ двухфазного течения в газодинамическом фильтре

Представлены численное и аналитическое исследования течения в газодинамическом фильтре, где происходит очищение газа от твердых частиц встречным потоком крупных частиц воды с целью предотвращения их выброса в атмосферу. Рассмотрены течения как идеального, так и вязкого газов. Принимается, что течение газа является стационарным, несжимаемым и плоским, в связи с чем в случае идеального газа в качестве искомой функции выбирается функция тока, для которой и формулируются граничные условия. Для определения функции тока решается задача Дирихле для уравнения Лапласа. Численное решение строится с использованием пятиточечной разностной схемы, аналитическое – путем конформного отображения. Показано хорошее совпадение численного и аналитического решений. Далее в известном уже поле газа в лагранжевой постановке производится расчет траекторий частиц различного размера, при этом рассчитываются как траектории частиц пыли, так и траектории улавливающих их частиц воды. Проанализированы траектории частиц нескольких размеров при различных режимах газодинамического фильтра. Продемонстрирована адекватность расчетной и реальной картин течения. Расчет течения производится также с использованием полных уравнений Навье–Стокса. Показана возможность возникновения отрывных и вихревых зон в поле течения.