Введение
Глава 1. Общая постановка задачи о конвективных процессах в условиях космического полета 19
1.1. Терминология 19
1.2. Источники остаточных микроускорений 21
1.3. Обсуждение различий в микрогравитационной обстановке при различной динамике полета КА 23
1.4. Обзор параметров, определяющих условия проведения космического эксперимента 23
1.5. Модельные уравнения 26
1.6. Безразмерный вид уравнений и определяющие параметры 27
1.7. Оценка значений определяющих параметров для различных КА 30
1.8. Замечания о применимости приближения Буссинеска для данного класса задач 31
Глава 2. Решение ряда двумерных задач в земных и космических условиях 36
2.1. Особенности решения двумерных задач 36
2.2. Концепция компьютерной лаборатории 36
2.3. Время начала влияния конвекции на теплопередачу в задаче подогрева снизу 37
2.4. Термокапиллярная конвекция в задаче подогрева сбоку при пониженном уровне гравитации 40
2.5. Взаимодействие термокапиллярной конвекция и гравитационной конвекции в условиях космического полета для расплава полупроводника 42
2.6. Максимум концентрационного расслоения при конвекции Марангони 43
2.7. Обсуждение методов управляющих воздействий в условиях микрогравитации наКА
2.8. Моделирование влияния ориентации кюветы с неравномерно нагретой жидкостью/газом относительно вектора остаточных ускорений на величину и характер возникающих в ней течений 45
2.9. Расчет датчика конвекции, основанного на измерении скорости движения среды 47
2.9.1. Постановка задачи, физические свойства модельных жидкостей 48
2.9.2. Выбор наиболее подходящей модельной среды 48
2.9.3. Расчет скорости движения жидкости и поперечного температурного расслоения при различных амплитудах остаточных ускорений 49
2.9.4. Оценка времени реакции системы на изменение остаточных ускорений 50
2.9.5. Влияние удлинения области 51
2.9.6. Выводы 51
2.10. Заключительные замечания по решению двумерных задач в земных и космических условиях 52
Глава 3. Методика трехмерных расчетов в цилиндрической области. Тестовые расчеты: сравнение результатов с другими авторами 66
3.1. Методика расчетов 66
3.2. Тестирование расчетного кода в задаче подогрева сбоку 67
3.3. Тестирование расчетного кода в задаче донного подогрева 69
Глава 4. Моделирование конвекции в датчике ДАКОН и ДАКОН-М: анализ и интерпретация экспериментальных данных 74
4.1. Описание и технические характеристики прибора ДАКОН 74
4.2. Описание и технические характеристики прибора ДАКОН-М 76
4.3. Идеализированная модель датчика конвекции
4.4. Калибровка датчиков ДАКОН и ДАКОН-М при подогреве сбоку: результаты численного моделирования 78
4.5. Анализ эксперимента по поиску критического числа Ra в задаче подогрева снизу для прибора ДАКОН-М 80
4.6. Расчет отклика датчика при микроускорениях от 1 до 10 jLig во время маневров станции «Мир» 81
4.7. Расчет отклика датчика при микроускорениях менее 1 jug во время стабилизированного полета станции «Мир» 82
4.8. Расчет отклика датчика ДАКОН при его установке на Российский сегмент МКС 82
4.9. Расчет отклика датчика ДАКОН-М при его установке на Российский сегмент МКС для двух различных рабочих давлений 83
4.10. Моделирование планируемых экспериментов с датчиком конвекции ДАКОН-М на основе двухмерных уравнений Навье - Стокса 84
4.11. Выбор рабочей среды для датчика конвекции 86
4.12. Численное подтверждение способов увеличения чувствительности датчика конвекции 87
4.13. Основные результаты и выводы 88
Глава 5. Моделирование концентрационного расслоения примеси в расплаве полупроводника под воздействием микроускорений 110
5.1. Свойства расплава, граничные условия и начальные условия 110
5.2. Массовые силы 111
5.3. Эволюция течения и концентрационной неоднородности 112
5.4. Пространственная картина распределения примеси 113
5.5. Исследование влияния вибраций 115
5.6. Обсуждение предельных требований по остаточным ускорениям для данного типа реальных космических экспериментов 117
5.7. Основные результаты и выводы 117
Заключение 133
Список литературы 136
Приложение 1: Компьютерная лаборатория. Построение общих и специализированных практикумов 150
Приложение 2: Методика решения уравнений Навье - Стокса 153
