Бурилова Наталія Валентинівна. Математичне моделювання гідродинаміки та тепломасообміну в електрохімічних системах : Дис... канд. наук: 01.02.05 - 2006.
Анотація до роботи:
Бурилова Н.В. Математичне моделювання гідродинаміки та тепломасообміну в електрохімічних системах . – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.02.05 механіка рідини газу та плазми. – Дніпропетровський національний університет . Дніпропетровськ, 2005.
У дисертації наведені теоретичне узагальнення та новий розв’язок актуальної задачі механіки рідини газу та плазми, що полягає у побудові моделей, які описують тепло– та масообмінні процеси в електрохімічних системах, та розробці методик, алгоритмів і програм для математичного моделювання гідродинаміки, тепло- та масообміну в середовищах, що хімічно реагують і проводять електричний струм.
Моделювання гідродинаміки та тепломасообміну в електрохімічній системі у даній роботі базується на рівняннях гідродинаміки, конвективної теплопровідності, електродинаміки та хімічної кінетики, які описують основні фізико-хімічні процеси: конвективний рух, тепло- та масообмін в рідині, електродинаміку та хімічні перетвореня.
Для чисельного розв’язку системи рівнянь розроблено комплекс програм. Тестування чисельних методик проводилось для різних наближеннях моделі.
Розроблені математичні модель можуть доповнюваться та розширяться на будь–яку електрохімічну систему, що дає можливість застосовувати їх при аналізі нестаціонарних тепломасообмінних та електрохімічніх процесів при розряді в об'ємі свинцево-кислотного акумулятора, враховувати технологічні та конструктивні зміни в електрохімічних системах.
У дисертації наведені теоретичне узагальнення та новий розв’язок актуальної задачі механіки рідини газу та плазми, що полягає у побудові моделей, які описують тепло– та масообмінні процеси в електрохімічних системах, та розробці методик, алгоритмів і програм для математичного моделювання гідродинаміки, тепло- та масообміну в середовищах, що хімічно реагують і проводять електричний струм.
Основні наукові та практичні результати проведених досліджень полягають у наступному:
1. На основі рівнянь гідродинаміки, конвективної теплопровідності, електродинаміки та хімічної кінетики побудовано математичну модель гідродинамічних та тепломасообмінних процесів в електрохімічному об'ємі.
2. Розроблено систему спрощень математичної моделі, записано дифузійне наближення, за допомогою якого проведено аналіз складових приелектродних процесів, та наближення каталітичної стінки.
3. Отримані аналітичні розв’язки задач, які описують за допомогою розроблених спрощень складові фізичні процеси в електроліті, зокрема масоперенос бінарного електроліту в об’ємі рідини та пористого середовища. Ці розв’язки були використані для тестування розроблених чисельних методик.
4. Розроблено та протестовано методику моделювання хімічної кінетики, за допомогою якої було визначено параметри рівноважного стану електроліту в об’ємі свинцево-кислотного акумулятора. Методика може бути поширена на будь–яку електрохімічну систему шляхом визначення іншої системи хімічних реакції.
5. Розроблено комплекс програм для дослідження гідродинаміки та тепломасопереносу в електрохімічних системах, які можуть бути застосовані при розрахунку тепло– та масообміну у багатьох технологічних пристроях.
6. Виконано верифікацію вихідної математичної моделі. Тестування методик проведено на задачах про розвиток вільної та вимушеної конвекції у замкнутому об'ємі та тонкому вертикальному прошарку для різних чисел Рейнольдса і Грасгофа. Отримані результати добре співпадають з відомими розрахунками.
7. Проаналізовані нестаціонарні тепломасообмінні та електрохімічні процеси при розряді в об'ємі свинцево-кислотного акумулятора. Отримані результати дають змогу проаналізувати вплив конструктивних та технологічних змін на роботу електрохімічної системи.
Публікації автора:
Кузнецова (Бурылова) Н.В. Применение метода контрольных объемов для численного моделирования естественной конвекции // Вестник ДНУ. Механика. 2001. Вып. 5. Т. 1. - С. 48-53
Приходько А.А., Елисеев В.И., Кузнецова (Бурылова) Н.В. О математическом моделировании приэлектродных процессов // Вестник ДНУ. Механика. 2002. Вып. 6. Т. 1. - С.119-126.
Приходько А.А., Елисеев В.И., Кузнецова (Бурылова) Н.В. Математическое моделирование конвективного и диффузионного ионообмена в пористых средах // Вестник ДНУ. Механика. 2003. Вып. 7. Т. 1. – С.67-73.
Приходько А.А., Елисеев В.И., Кузнецова (Бурылова) Н.В. Численное моделирование тепло– и массообмена в электрохимической ячейке // Вестник ДНУ. Механика. 2004. Вып. 6. Т. 1. - С.58-67.
Приходько А.А., Елисеев В.И., Кузнецова (Бурылова) Н.В. Математическое моделирование тепломассобменных и электрохимических процессов в ячейке акумулятора // Сборник докладов 5-ого Международного форума по тепломасcообмену.– Минск, 2004.-10с.
Приходько А.А., Елисеев В.И., Кузнецова (Бурылова) Н.В. Математическое моделирование растворения серной кислоты в электролите свинцово-кислотного акумулятора // Вісник Київського політехнічного інституту. 2002. Т. 1, № 42. – С. 111-113.
Приходько А.А., Елисеев В.И., Кузнецова (Бурылова) Н.В. Математическое моделирование дискретных особенностей в электрохимических системах // Вісник Харківського національного університету. 2003, № 590. – С. 207-212.
Приходько А.А., Елисеев В.И., Кузнецова (Бурылова) Н.В. Математическое моделирование нестационарного ионного переноса в пористых средах // Вісник Харківського національного університету. 2002. – С. 179-183.
Кузнецова (Бурылова) Н.В., Елисеев В.И., Приходько А.А. Математическое моделирование массообменных процессов в приэлектродном пространстве свинцово-кислотного акумулятора // Перспективні електрохімічні системи для хімічних джерел струму. – Київ, 2003. – С. 53-54.
Приходько А.А., Елисеев В.И., Кузнецова (Бурылова) Н.В. Математическое моделирование конвекции в электрохимических системах // Тезисы докладов Зимней школы по механике сплошных серед.– Пермь, 2003. – С. 298.
