Аннотация:
В работе построен алгоритм повышенного порядка точности на основе WENO схем для моделирования динамики многокомпонентного реагирующего газа с учетом процессов диффузии, теплопроводности и химических реакций. Проведены расчеты для течения газа в проточном реакторе для термического пиролиза этана с внешним обогревом реакционной зоны. В рассматриваемых течениях скорость движения газа много меньше скорости распространения звука в газовой смеси, что обуславливает использование уравнений Навье–Стокса в приближении малых чисел Маха для описания исследуемых процессов. Расчет уравнений химических реакций выделяется в отдельный шаг, где скорость реакции определяется на основе выражений Аррениуса. Для построения модели химической кинетики принята кинетическая схема пиролиза этана, представляющая собой разветвленный радикальный механизм. Проведены расчеты дозвукового течения газа с учетом процессов диффузии, химических реакций и их тепловых эффектов для различных температур нагревательных элементов. Сравнение с экспериментальными данными показало, что $1.97\,\%$-ная конверсия этана в расчетах достигается для $648$${}^{\circ}$C на выходе металлического реактора, что близко к экспериментальным значениям, составляющим $2.1\,\%$. Сравнение данных экспериментов по термическому пиролизу этана с данными, полученными в ходе вычислительного эксперимента, показало высокую степень достоверности полученных результатов.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского научного фонда (грант 17–71–30014) и частичной финансовой поддержке Минобрнауки России, базовая часть госзадания 1.6958.2017/8.9. Работа Стадниченко О. А. выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ИК СО РАН (проект № 0303–2016–0017).
Образец цитирования:
Р. В. Жалнин, Е. Е. Пескова, О. А. Стадниченко, В. Ф. Тишкин, “Моделирование течения многокомпонентного реагирующего газа с использованием алгоритмов высокого порядка точности”, Вестн. Удмуртск. ун-та. Матем. Мех. Компьют. науки, 27:4 (2017), 608–617
\RBibitem{ZhaPesSta17}
\by Р.~В.~Жалнин, Е.~Е.~Пескова, О.~А.~Стадниченко, В.~Ф.~Тишкин
\paper Моделирование течения многокомпонентного реагирующего газа с~использованием алгоритмов высокого порядка точности
\jour Вестн. Удмуртск. ун-та. Матем. Мех. Компьют. науки
\yr 2017
\vol 27
\issue 4
\pages 608--617
\mathnet{http://mi.mathnet.ru/vuu612}
\crossref{https://doi.org/10.20537/vm170410}
\elib{https://elibrary.ru/item.asp?id=32248462}
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/vuu612
https://www.mathnet.ru/rus/vuu/v27/i4/p608
Эта публикация цитируется в следующих 8 статьяx:
E. E. Peskova, V. N. Snytnikov, “Numerical Study of the Conversion of Methane Mixtures under the Influence of Laser Radiation”, Theor Found Chem Eng, 2024
E. E. Peskova, V. N. Snytnikov, “The Influence of Laser Radiation on the Laminar Flow of a Chemically Active Gas–Dust Medium in a Narrow Circular Tube”, Theor Found Chem Eng, 2024
Е. Е. Пескова, О. С. Язовцева, “Исследование применения явно-итерационной схемы к моделированию дозвуковых реагирующих газовых потоков”, Žurnal vyčislitelʹnoj matematiki i matematičeskoj fiziki, 64:2 (2024), 350
Е. Е. Пескова, В. Н. Снытников, “Численное исследование конверсии метановых смесей под воздействием лазерного излучения”, Журнал СВМО, 25:3 (2023), 159–173
Е. Е. Пескова, В. Н. Снытников, Р. В. Жалнин, “Вычислительный алгоритм для изучения внутренних ламинарных потоков многокомпонентного газа с разномасштабными химическими процессами”, Компьютерные исследования и моделирование, 15:5 (2023), 1169–1187
В. Н. Снытников, Е. Е. Пескова, О. П. Стояновская, “Модель двухтемпературной среды газ — твердые наночастицы с лазерным пиролизом метана”, Матем. моделирование, 35:4 (2023), 24–50; V. N. Snytnikov, E. E. Peskova, O. P. Stoyanovskaya, “Mathematical model of a two-temperature medium of gassolid nanoparticles with laser methane pyrolysis”, Math. Models Comput. Simul., 15:5 (2023), 877–893
И. М. Губайдуллин, Р. В. Жалнин, В. Ф. Масягин, Е. Е. Пескова, В. Ф. Тишкин, “Численное моделирование пиролиза пропана в проточном химическом реакторе под воздействием постоянного внешнего нагрева”, Матем. моделирование, 32:9 (2020), 119–130; I. M. Gubaydullin, R. V. Zhalnin, V. F. Masyagin, E. E. Peskova, V. F. Tishkin, “Numerical simulation of propane pyrolysis in a flow chemical reactor under the influence of constant external heating”, Math. Models Comput. Simul., 13:3 (2021), 437–444
R. V. Zhalnin, V. F. Masyagin, E. E. Peskova, V. F. Tishkin, “Modeling the flow of multicomponent reactive gas on unstructured grids”, Eng. Technol. Syst., 30:1 (2020), 162–175
Цитирование в формате AMSBIB
Обратная связь: