Основы математического моделирования реагирующих смесей газов

Эта вводная глава, посвященная формулировке общих законов баланса массы, количества движения и энергии в многокомпонентной химически активной газовой смеси, служит подготовительной для более подробных рассмотрений турбулентности, представленных в последующих разделах книги, в которых даются ссылки на эту главу. Характерными представителями природных сред такого рода служат, например, внешние газовые оболочки небесных тел (планет, комет), отличительными особенностями которых является многокомпонентность или многофазность состава и непосредственное воздействие солнечного электромагнитного и корпускулярного излучения, под влиянием которого происходят разнообразные фотохимические и химические реакции. Как уже отмечалось в Предисловии, структура и физико-химические свойства этих сред, лежащих в пограничных областях между атмосферой и космосом и обычно называемых верхней атмосферой, существенно различаются в зависимости от массы небесного тела, его расстояния от Солнца, наличия магнитного поля, условий формирования и эволюции. Возникающие при этом локальные температурные, концентрационные и барические градиенты приводят к развитию разномасштабных гидродинамических движений и процессов тепло- и массопереноса, характер которых до основания термосферы сохраняется турбулентным. При наличии турбулентности проблема моделирования атмосферы приобретает совершенно новые грани, поскольку классические представления о турбулентных движениях в несжимаемой жидкости переплетаются с другими областями механики, которые объединяют многокомпонентную гидродинамику, неравновесную термодинамику и кинетику химических реакций. В дополнение к флуктуациям скорости приобретают существенное значение флуктуации плотности, температуры и концентраций отдельных химических компонентов смеси. В результате мы сталкиваемся с одной из сложнейших проблем механики турбулизованных сред, относящихся к полуэмпирическому моделированию взаимосвязанных гидродинамических, физико-химических и радиационных процессов и явлений в турбулентном течении. В частности, возникающая при этом проблема замыкания гидродинамических уравнений масштаба среднего движения чрезвычайно усложняется из-за необходимости осреднения сильно нелинейных «Источниковых членов» производства (расхода) вещества в химических реакциях (имеющих, как правило, экспоненциальный характер), и моделирования большого числа дополнительных корреляционных моментов, связанных с пульсациями различных термогидродинамических параметров.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >