Международная конференция
«Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика», посвященная 90-летию со дня рождения академика Н.Н. Яненко
№ гос. регистрации 0321101160, ISBN 978-5-905569-01-2

Шарыпов О.В.   Ануфриев И.С.  

Динамика возмущений конечной амплитуды в двухфазной реагирующей системе

Докладчик: Шарыпов О.В.

     Теоретически исследована динамика слабых возмущений конечной амплитуды в двухфазной гомогенной среде (газ и твердые частицы) с неравновесной химической реакцией в газовой фазе. С помощью асимптотического подхода обоснована нелинейная модель эволюции одномерных возмущений, учитывающая кинетико-волновое взаимодействие и диссипативные свойства, включая межфазный обмен теплом и импульсом. Проанализированы условия потери устойчивости однородного состояния системы. Получено нелинейное эволюционное уравнение для плоских возмущений при слабой дисперсии и диссипации.
      Обоснован критерий усиления низкочастотных возмущений однородного состояния среды. Показано, что эффект неустойчивости носит пороговый характер: возмущения усиливаются, если тепловыделение реакции преобладает над обобщенными диссипативными потерями энергии. Как следствие, однородный режим протекания реакции спонтанно изменяется. Проанализирована роль нелинейности в установлении спектра возмущений. В результате действия неустойчивости и нелинейности в системе могут формироваться самоподдерживающиеся слабые ударные волны. Выполнено численное моделирование эволюции газодинамических возмущений при различных соотношениях между диссипативными свойствами двухфазной среды и кинетическими параметрами реакции.
      Полученные результаты численного моделирования эволюции возмущений в гомогенной неравновесной двухфазной среде (газ + твердые частицы) с распределенной химической реакцией в газовой фазе демонстрируют эффект самоорганизации в системе – формирование стабильной периодической структуры, период, амплитуда и скорость которой зависят от свойств среды. Проанализировано изменение этих параметров в зависимости от соотношения между диссипативными свойствами среды и кинетическими характеристиками неравновесной химической реакции.