Введение
ГЛАВА 1. Свойства динамики частицы в потоке жидкости
1.1 Введение. Уравнение движения частицы в потоке жидкости 27
1.2 Динамика частицы в неоднородном стационарном течении идеальной жидкости 31
1.2.1 Точное частное решение для скорости частицы 31
1.2.2 Динамика частицы в осесимметричном вихре 32
1.2.3 Хаотическое движение и аномальная дисперсия частиц в течении Грина - Тейлора 35
1.3 Динамика частицы в течении вязкой жидкости 40
1.3.1 Асимптотическое решение для скорости частицы 40
1.3.2 Динамика частицы в осесимметричном вихре 43
1.3.3 Ограниченое и неограниченное движение частицы в течении Грина -Тейлора 44
1.3.4 Устойчивость решения уравнения Чена для скорости частицы в однородном потоке 47
1.4 Выводы к главе 1 51
1.5 Рисунки к главе 1 53
ГЛАВА 2. Динамика потоков, несущих твердые частицы
2.1 Введение. Уравнения движения частиц и жидкости с учетом межфазного взаимодействия 61
2.2 Динамика концентрации частиц и межфазное взаимодействие в осесимметричном вихре 66
2.2.1 Аналитическое решение в виде волны концентарции 66
2.2.2 Аналитическое решение для поля завихренности 69
2.2.3 Результаты численного моделирования 73
2.3 Динамика концентрации частиц и межфазное взаимодействие в течении Стюарта 75
2.3-1 Аналитическое решение для концентрации частиц и завихренности жидкости 75
2.3.2 Результаты численного моделирования 78
2.4 Эффект гравитационного оседания частиц и межфазное взаимодействие в течении Грина-Тейлора 81
2.4.1 Аналитическое решение для концентрации частиц и модификации завихренности жидкости 81
2.4.2 Результаты численного моделирования 88
2.5 Волновая динамика разбавленной суспензии оседающих частиц 90
2.5.1 Уравнение для волновых возмущений 90
2.5.2 Результаты численного моделирования 96
2.6 Влияние инерции частиц на межфазное взаимодействие в изотропной турбулентности 97
2.6.1 Модификация спектра изотропной турбулентности частицами с малой инерцией 98
2.6.2 Результаты численного моделирования 102
2.7 Выводы к главе 2 114
2.8 Рисунки к главе 2 116
ГЛАВА 3. Динамика потоков жидкости, несущей микропузырьки
3.1 Введение. Уравнения движения пузырьковой жидкости с учетом межфазного взаимодействия 150
3.2 Исследование свойств пространственно - развивающегося пузырькового слоя смешения с помощью прямого численного моделирования 154
3.2.1 Формулировка задачи и описание численного метода 154
3.2.2 Метод лагранжево - эйлерова отображения для вычисления концентрации и скорости пузырьков 159
3.2.3 Свойства течения и межфазного взаимодействия в случае однородного распределения исходной концентрации пузырьков 164
3.2.4 Свойства течения и межфазного взаимодействия в случае ступенчатого распределения исходной концентрации пузырьков 169
3.3 Исследование динамики турбулентных потоков пузырьковой жидкости с помощью прямого численного моделирования 171
3.3-1 Динамика однородной турбулентности, несущей микропузырьки 171
3.3.2 Динамика турбулентного пузырькового потока с постоянным сдвигом средней скорости 177
3.4 Волновая динамика пузырькового слоя при воздействии акустической накачки 181
3.4.1 Основные уравнения 182
3.4.2 Режим слабой нелинейности 184
3.4.3 Режим пилообразных волн 187
3.4.4 Результаты численного моделирования 193
3.5 Выводы к главе 3 196
3.6 Рисунки к главе 3 198
ГЛАВА 4. Динамика вихревых потоков в жидкости со стратификацией плотности в виде пикноклина: численное моделирование и сравнение с экспериментом
4.1 Введение 219
4.2 Исследование процесса заглубления пикноклина под действием турбулентного сдвигового потока 221
4.2.1 Математическая модель и численное моделирование заглубления термоклина под действием турбулентного сдвигового потока 221
4.2.2 Решение для спектра внутренних волн для заданного спектра пульсаций скорости сдвигового потока 225
4.3 Генерация внутренних волн в пикноклине под действием сдвиговой неустойчивости 230
4.3.1 Основные уравнения и описание численного метода 230
4.3.2 Результаты численного моделирования 235
4.4 Динамика турбулентной струи в пикноклине 240
4.4.1 Формулировка задачи и описание численного метода 240
4.4.2 Результаты численного моделирования 243
4.4.3 Аналитическая оценка для временных асимптотик масштабов длины и скорости струи 248
4.5 Выводы к главе 4 250
4.6 Рисунки к главе 4 252
Заключение 281
Библиография 286
