Численное исследование скоростного скольжения фаз при прохождении ударной волны малой интенсивности из чистого газа в запылённую среду

В настоящей работе численно моделируется процесс движения прямого скачка уплотнения из чистого газа в запылённую среду. Математическая модель учитывает вязкость, сжимаемость и теплопроводность несущей фазы. Также методика моделирования позволяет описать межфазное силовое взаимодействие, включающее в себя силу Стокса, динамическую силу Архимеда, силу присоединённых масс. Кроме того, межфазное взаимодействие включает теплообмен между несущей и дисперсной фазами. Численное решение реализовано при помощи явного конечно-разностного метода с последующим применением схемы нелинейной коррекции для сеточной функции. В результате численных расчётов выявлено, что с ростом линейного размера частиц газовзвеси увеличивается скоростное скольжение между несущей и дисперсной фазами. Также численное моделирование показало, что наибольшей величины модуль разности скоростей несущей и дисперсной фаз достигает на переднем крае волны сжатия. Выявленные закономерности могут быть объяснены тем, что частицы дисперсной фазы предполагаются сферической формы. За счёт этого кратное увеличение размера частиц приводит к трёхкратному увеличению их массы, двукратному увеличению площади одной частицы и трёхкратному уменьшению количества частиц. Таким образом, увеличение размера частиц приводит к уменьшению площади межфазного соприкосновения и увеличению инерционности частиц, что, в свою очередь, отражается на межфазном скоростном скольжении.