Experimental and Numerical Research of the Drift of Solid Particles at Resonant Gas Fluctuations in the Closed Pipe

R. G. Zaripov; A. L. Tukmakov

Experimental and Numerical Research of the Drift of Solid Particles at Resonant Gas Fluctuations in the Closed Pipe

research article Pages: 541-549

¹ д.ф.-м.н., проф., зам. директора по НР Института механики и машиностроения КНЦ РАН (г. Казань)
² д.ф.-м.н., ст. научн. сотр. Института механики и машиностроения КНЦ РАН (г. Казань)

Keywords: the acoustic resonator the particles weighed in gas the Navier-Stokes equations the explicit McCormaka scheme the equation of movement of a particle nonlinear and explosive fluctuations an acoustic current radiating pressure mechanisms of drift of a particle

Abstract

Physical and numerical modeling methods are used to investigate the drift of the firm particles occurring under the influence of longitudinal resonant fluctuations of a gas column in the closed pipe. Drift of a spherical particle along an axis of the closed pipe is experimentally studied at longitudinal fluctuations of gas, dependences of co-ordinate of a particle on time for various lengths of a pipe and frequencies of excitation are received, influence of frequency of excitation and length of a pipe on amplitude of fluctuations of a particle and its average speed is studied.

How to cite

Зарипов Р.Г., Тукмаков А.Л. Экспериментальное и численное исследование дрейфа твердых частиц при резонансных колебаниях газа в закрытой трубе // Нелинейный мир. 2009. № 7. С. 541–549.

References

Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Т.1. М.: Наука. 1987.
Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Галиуллин Р.Г., Галиуллина Э.Р. Нелинейные колебания аэрозоля в закрытой трубе // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2002. №11-12. C.3-8.
Shuster K., Fichman M., Goldshtein A., Gutfinger C. Agglomeration of submicrometer particles in weak periodic shock waves // Phys. Fluids. 2002. V.14. №5. P.1802-1805.
Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Галиуллин Р.Г., Ткаченко Л.А. Нелинейные колебания аэрозоля в полуоткрытой трубе // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2003. №11-12. С.3-8.
Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г, Галиуллин Р.Г., Галиуллина Э.Р., Ткаченко Л.А. Экспериментальное исследование коагуляции аэрозоля в трубе вблизи субгармонического резонанса // Теплофизика высоких температур. 2004. Т.42. С.788-795.
Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Галиуллин Р.Г., Ткаченко Л.А. Влияние начальной концентрации аэрозоля на процесс коагуляции при нелинейных колебаниях в трубе // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2004. №7-8. С.3-9.
Goldshtein A., Shuster K., Vainshtein P., Fichman M., Gutfinger C. Particle motion in resonance tubes // J. Fluid Mech. 1998. V.360. P.1-20.
Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Галиуллин Р.Г., Ткаченко Л.А., Пятеркин А.Ю. Движение частицы при нелинейных колебаниях газа в закрытой трубе// Изв. вузов. Проблемыэнергетики. 2005. №7-8. С.21-26.
Ilgamov M. A., Zaripov R. G., Galiullin R. R., Repin V. B. Nonlinear oscillations of a gas in a tube // Appl. Mech. Rev. 1996. V. 49. No.3. P.137−154.
Медников Е.П.Акустическая коагуляция и осаждение аэрозолей. М.: Изд-во АН СССР. 1963.
Тимошенко В.И., Чернов Н.Н. Взаимодействие и диффузия частиц в звуковом поле. Ростов-на-Дону: ООО «Ростиздат». 2003.
ЗарембоЛ.К., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1966.
Тукмаков А.Л.Распределение твердых частиц в акустическом поле резонансной трубы при различных режимах возбуждения колебаний // Теплофизика и аэромеханика. 2005. Т.12. №2. С.219-227.
Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. Т.2. М.: Мир. 1991.
StegerJ.L. Implicit Finite-Difference Simulation of Flow about Arbitrary Two-Dimensional Geometries // AIAA J. 1978. V. 16. No. 7. P. 679−686.
Жмакин А.И., Фурсенко А.А. Об одной монотонной разностной схеме сквозного счета // ЖВМ и МФ. 1980. Т.20. № 4. С.1021-1031.
Ивандаев А.И., Кутушев А.Г., Нигматулин Р.И. Газовая динамика многофазных сред. Ударные и детонационные волны в газовзвесях // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. Механика жидкости и газа. 1981. Т.16. C. 209-287.
Тукмаков А.Л. Численное моделирование акустических течений при резонансных колебаниях газа в закрытой трубе // Изв. вузов. Авиационная техника. 2006. №4. C.33-36.
Галиуллин Р.Г., Тимохина Л.А., Филиппов С.Е.Акустические течения при резонансных колебаниях газа в цилиндрической трубе // Акустический журнал. 2001. Т.47. №5. С.611-615.
Тукмаков А.Л. Численное моделирование дрейфа твердых частиц при резонансных колебаниях газа в открытом канале // Акустический журнал. 2009, т. 55, №2. С.247-255.
Тукмаков А.Л. Численное моделирование процесса волновой сепарации твердых частиц при резонансных колебаниях газа в закрытой трубе // Акустический журнал. 2009. Т. 55. №3.

[1] Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Т.1. М.: Наука. 1987.

[2] Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Галиуллин Р.Г., Галиуллина Э.Р. Нелинейные колебания аэрозоля в закрытой трубе // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2002. №11-12. C.3-8.

[3] Shuster K., Fichman M., Goldshtein A., Gutfinger C. Agglomeration of submicrometer particles in weak periodic shock waves // Phys. Fluids. 2002. V.14. №5. P.1802-1805.

[4] Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Галиуллин Р.Г., Ткаченко Л.А. Нелинейные колебания аэрозоля в полуоткрытой трубе // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2003. №11-12. С.3-8.

[5] Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г, Галиуллин Р.Г., Галиуллина Э.Р., Ткаченко Л.А. Экспериментальное исследование коагуляции аэрозоля в трубе вблизи субгармонического резонанса // Теплофизика высоких температур. 2004. Т.42. С.788-795.

[6] Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Галиуллин Р.Г., Ткаченко Л.А. Влияние начальной концентрации аэрозоля на процесс коагуляции при нелинейных колебаниях в трубе // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2004. №7-8. С.3-9.

[7] Goldshtein A., Shuster K., Vainshtein P., Fichman M., Gutfinger C. Particle motion in resonance tubes // J. Fluid Mech. 1998. V.360. P.1-20.

[8] Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Галиуллин Р.Г., Ткаченко Л.А., Пятеркин А.Ю. Движение частицы при нелинейных колебаниях газа в закрытой трубе// Изв. вузов. Проблемыэнергетики. 2005. №7-8. С.21-26.

[9] Ilgamov M. A., Zaripov R. G., Galiullin R. R., Repin V. B. Nonlinear oscillations of a gas in a tube // Appl. Mech. Rev. 1996. V. 49. No.3. P.137−154.

[10] Медников Е.П.Акустическая коагуляция и осаждение аэрозолей. М.: Изд-во АН СССР. 1963.

[11] Тимошенко В.И., Чернов Н.Н. Взаимодействие и диффузия частиц в звуковом поле. Ростов-на-Дону: ООО «Ростиздат». 2003.

[12] ЗарембоЛ.К., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1966.

[13] Тукмаков А.Л.Распределение твердых частиц в акустическом поле резонансной трубы при различных режимах возбуждения колебаний // Теплофизика и аэромеханика. 2005. Т.12. №2. С.219-227.

[14] Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. Т.2. М.: Мир. 1991.

[15] StegerJ.L. Implicit Finite-Difference Simulation of Flow about Arbitrary Two-Dimensional Geometries // AIAA J. 1978. V. 16. No. 7. P. 679−686.

[16] Жмакин А.И., Фурсенко А.А. Об одной монотонной разностной схеме сквозного счета // ЖВМ и МФ. 1980. Т.20. № 4. С.1021-1031.

[17] Ивандаев А.И., Кутушев А.Г., Нигматулин Р.И. Газовая динамика многофазных сред. Ударные и детонационные волны в газовзвесях // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. Механика жидкости и газа. 1981. Т.16. C. 209-287.

[18] Тукмаков А.Л. Численное моделирование акустических течений при резонансных колебаниях газа в закрытой трубе // Изв. вузов. Авиационная техника. 2006. №4. C.33-36.

[19] Галиуллин Р.Г., Тимохина Л.А., Филиппов С.Е.Акустические течения при резонансных колебаниях газа в цилиндрической трубе // Акустический журнал. 2001. Т.47. №5. С.611-615.

[20] Тукмаков А.Л. Численное моделирование дрейфа твердых частиц при резонансных колебаниях газа в открытом канале // Акустический журнал. 2009, т. 55, №2. С.247-255.

[21] Тукмаков А.Л. Численное моделирование процесса волновой сепарации твердых частиц при резонансных колебаниях газа в закрытой трубе // Акустический журнал. 2009. Т. 55. №3.