Моделирование газодинамических процессов с различными уравнениями состояния - Тененев, Валентин Алексеевич; Королева, Мария Равилевна (Интеллектуальные системы в производстве, 2023)
Работа посвящена исследованию особенностей газодинамических процессов, протекающих при высоких давлениях. Рассматриваются течения воздуха, водорода и водяного пара. В работе анализируются результаты, полученные с использованием уравнения идеального газа и двух уравнений реального газа - Ван-дер-Ваальса и Соаве - Редлиха - Квонга. Сравнение проводилось на основе данных, полученных в результате численного моделирования работы предохранительного клапана, настроенного на срабатывание при высоких давлениях. Задача решалась в трехмерной нестационарной постановке с использованием метода конечного объема. Численный метод решения основан на методе Годунова. В работе приведены результаты сравнения изотерм, полученных с применением рассматриваемых уравнений состояния в областях изменения термодинамических параметров газов при течении в клапане для каждой среды. Более подробно влияние модели газа на процессы в предохранительном клапане исследовалось для водорода. Проведено подробное сравнение локальных распределений давления, температуры, плотности и скорости потока. Комплексное влияние параметров потока исследовалось по интегральным характеристикам - газодинамической силе, действующей на диск и расход газа. Показано, что газодинамические силы, полученные в рамках модели идеального газа и газа Соаве - Редлиха - Квонга, оказались близкими по величине и превышают силу для газа Ван-дер-Ваальса. Однако расход идеального газа существенно превышает величины расходов для обоих реальных газов. Это связано с двукратным превышением плотности, которое не компенсируется снижением скорости течения. Полученные результаты позволяют сделать вывод о необходимости использования уравнений состояния реального газа для получения точных данных о динамических и скоростных воздействиях газовых течений на технические устройства в условиях высоких давлений.