Умеренкова Ксенія Ростіславівна. Математичне моделювання фазових рівноваг у вуглеводневих та металогідридних робочих тілах теплотехнічних пристроїв

brief description

Умеренкова Ксенія Ростіславівна. Математичне моделювання фазових рівноваг у вуглеводневих та металогідридних робочих тілах теплотехнічних пристроїв: дисертація канд. техн. наук: 05.14.06 / НАН України; Інститут проблем машинобудування ім. А.М.Підгорного. - Х., 2003

Умеренкова К.Р. Математичне моделювання фазових рівноваг у вуглеводневих та металогідридних робочих тілах теплотехнічних пристроїв. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України. Харків, 2003.
Дисертація присвячена розробці методик визначення параметрів фазових рівноваг робочих тіл вуглеводневого та металогідридного типів, які використовуються в теплотехнічних пристроях. Подано опис розроблених математичних моделей рівноваг рідинапара в багатокомпонентних молекулярних сумішах та фазових діаграм металогідридів невпорядкованих фаз. Математичні моделі фазових рівноваг та їх числові реалізації грунтуються на єдиному статистикомеханічному підході в рамках термодинамічної теорії збурень без використання емпіричних параметрів. Запропонованi процедури редукції загальної системи розрахунку ФР у вуглеводневих робочих тілах, попереднього визначення фазового стану та оцінки початкових значень параметрів, що значно скорочує обсяг обчислення. Адекватнiсть запропонованих математичних моделей ФР та достовірність одержаних в дисертації результатів підтверждується задовiльним погодженням розрахункових та експериментальних фазових діаграм вуглеводневих систем та металогідридів.

1. На основі аналізу існуючих в літературі методик розрахунку ФР у вуглеводневих та металогідридних робочих тілах теплотехнічних пристроїв зроблено висновок про те, що різноманітні модельні схеми та емпіричні рівняння дають в основному або якісний опис ФР, або кількісні результати, що не задовольняють потреби сучасних практичних завдань.
2. В дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення задачі математичного моделювання ФР в робочих тiлах теплотехнічних пристроїв, що належать до широкого класу вуглеводневого та металогідридного типів і застосовуються у різних галузях техніки. Побудова математичної моделі ФР та її числова реалізація грунтуються на єдиному статистико-механічному підході у межах методу термодинамічної теорії збурень за відсутності емпіричних параметрів.
3. Розроблені процедури редукції загальної системи рівнянь розрахунку ФР у вуглеводневих багатокомпонентних сумішах, попереднього визначення фазового стану та оцінки початкових значень параметрів ФР значно скорочують обсяг обчислення у межах запропонованої математичної моделі.
4. Аналітичні вирази для параметрів різнорідних міжмолекулярних взаємодій, отримані в роботі, забезпечують можливість застосування математичної моделі ФР для широкого спектра робочих тіл вуглеводневого типу в будь-яких практично значущих діапазонах станів (тиску до 1000 МПа, температури до 5000 K або до температур піролізу).
5. Фізична обгрунтованість і адекватність запропонованих розрахункових схем у поєднанні із застосуванням сучасних числових математичних методів та засобів, підтверджена добрим узгодженням розрахункових і експериментальних даних, також свідчить про вірогідність одержаних результатів та висновків.
6. Успішне моделювання фазових переходів між невпорядкованими a, b(a)-фазами металогідридів досягнуто в роботі шляхом використання єдиного методу МТЗ для опису термодинамічної поведінки неідеального решіткового газу атомарного водню та молекулярної фази Н2.
7. Урахування для водневої підсистеми прямої взаємодії Н-атомів та дилатації металевої матриці під час поглинання водню дозволяє отримати аналітичні РСТзалежності як для двофазних, так і гомогенних фазових полів, в тому числі у закритичній області. Ці залежності добре відтворюють особливості фазових діаграм МГ в діапазоні тисків Н2, що складає не менше 6 порядків.
8. Розроблені математичні моделі ФР у вуглеводневих та металогідридних робочих тілах теплотехнічних пристроїв мають практичну цінність при проведенні різноманітних науково-дослідних робіт в галузях енергетики, машинобудування, кріогенної техніки та ін. Комп’ютерні модулі, створені на базі математичних моделей, забезпечують отримання оперативної інформації про процеси, що відбуваються у реальному часі. Математичне моделювання дало змогу обмежити чи виключити дорогі та довготривалі експериментальні дослідження.