ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ РАДИАЛЬНО ПУЛЬСИРУЮЩИХ ПУЗЫРЬКОВ ГАЗА В ЖИДКОСТИ Выполнил студент 146 группы: Вафин А.А. Научный руководитель: д. ф. – м. н. Аганин А. А. Казань – 2007 Содержание Введение 1. Постановка задачи в рамках уравнений динамики жидкости 2. Математическая модель взаимодействия пузырьков 3. Методика решения 4. Исследование взаимодействия двух радиально пульсирующих пузырьков газа в жидкости 5. Заключение 6. Литература 7. Приложение. (Программа расчета). ВВЕДЕНИЕ К настоящему времени довольно хорошо изучена динамика отдельного пузырька газа в жидкости.
Полученные в этом отношении результаты имеют важное теоретическое и прикладное значение. Вместе с тем, в реальных жидкостях, как правило, присутствует не один, а множество пузырьков, так что свойства жидкостей существенно зависят от особенностей взаимодействия между пузырьками.В силу большей сложности этот вопрос является менее изученным, хотя он и имеет важное прикладное значение.
В данной курсовой работе исследуется взаимодействия двух радиально пульсирующих пузырьков газа в жидкости ранние выведенной математической модели.В принципе, такое взаимодействие можно изучать и на основе широко известных уравнений Навье-Стокса методом прямого численного моделирования. Однако такой подход пока не используется в силу больших потребностей компьютерного времени даже на современных компьютерах с высоким быстродействием.
В модели, использующейся в курсовой работе, жидкость считается невязкой несжимаемой, пузырьки – осесимметричными. Пузырьки расположены сносно. Их общая ось симметрии направлена вертикально вдоль действия силы тяжести. Пузырьки совершают нелинейные радиальные колебания, а скорости их вертикального пространственного перемещения считаются малыми. Используются три системы отсчета, одна неподвижная и две подвижные.В качестве неподвижной системы приняты декартовые координаты, а в качестве подвижных систем – сферические координаты.
Начало отсчета радиальных координат в подвижных сферических системах отсчета связано с центрами пузырьков.Поверхности каждого из пузырьков представляются в виде ряда по поверхностным сферическим гармоникам нулевой, второй, третьей, четвертой и т.д. степеней. При этом сферическая гармоника нулевой степени описывает радиальную составляющую поверхности пузырька, а гармоники второй, третьей и т.д. степеней – отклонения от сферической формы в виде соответствующей гармоники (второй степени – эллипсоидальные отклонения, третьей – грушеобразные и т.д.). Созданная математическая модель представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка относительно радиусов пузырьков, пространственного положения их центров и амплитуды отклонений от сферической формы пузырьков в виде сферических поверхностных гармоник.
При выводе этих уравнений используются частные решения уравнения Лапласа в сферической системе координат и интеграл Коши-Лагранжа.
Постановка задачи в рамках уравнений динамики жидкости Рассматривается динамика двух газовых пузырьков в неограниченном объеме невязкой несжимаемой жидкости. Динамика жидкости описывается уравнениями.