KRIOGEN SUYUQLIKLAR OQIMIDA ISSIQLIK VA MASSA ALMASHINUVINING NO-STASIONAR TAHLILI
Abstract
mazkur tadqiqot kriogen suyuqliklar (suyuq geliy, vodorod, azot, neon va argon) oqimida issiqlik va massa almashinuvi jarayonlarining no-stasionar (vaqtga bog‘liq) holatini qat’iy nazariy-modellash va hisoblash orqali o‘rganadi; bu tizimlarda molekulyar issiqlik o‘tkazuvchanlik, konvektiv tashish, viskoz dissipasiyasi, bug‘lanish/kondensatsiya kabi faza o‘tish hodisalari, shuningdek, qattiq–kriogen interfeysda Kapitza issiqlik qarshiligi bir vaqtda ishtirok etadi; shuning uchun stasionar, hatto oddiy Boussinesq yondashuvlari ham ko‘pincha yetarli emas. Ishda siqiluvchanligi past (Ma < 0,3) oqimlar uchun zichlikning haroratga bog‘liq o‘zgarishini, issiqlik sig‘imi va o‘tkazuvchanlikning kuchli T-bog‘liqligini, bug‘lanish manbalari orqali massa balansi buzilishini va interfaol faza-chegara shartlarini inobatga oluvchi yagona vaqtli model ishlab chiqildi: uzluksizlik , impuls , energiya , bug‘ ulushi ; bu yerda — Stefan sharti bilan bog‘langan faza-o‘tish manbalari, — viskoz issiqlik ishlab chiqarish, — sirt tarangligi (CSF) manbasi. O‘lchamsizlashtirish orqali , , , , , kiritildi va no-stasionar umumiy energiya tenglamasi ko‘rinishida olindi (bu yerda ). Qattiq–kriogen interfeysda Kapitza issiqlik almashinuvi va bug‘-suyuqlik yuzasida Stefan sharti qo‘llandi. 2D-silindrik (r,z) geometriyada vaqt-qadamli Crank–Nicolson va energiya-barqaror (SBDF2) sxemalari bilan, faza chetini kuzatishda Level-Set/VOF gibrid algoritmi hamda sirt kuchlari uchun Brakkoning CSF modeli ishlatildi; material funksiyalari kriogenlar uchun kriogenika ma’lumotnomalaridagi polinom-yoki splayn-aproksimatsiyalar orqali kiritildi. Natijalar: (i) 0,1–1 s oralig‘ida o‘tkinchi issiqlik oqimi dagi birlamchi tezlanuvchi front ko‘rinishida, bilan; (ii) entropiya ishlab chiqarish da erta bosqichda ta’siri ustun, keyinchalik faza-o‘tish (Stefan a’zosi) ajralib chiqadi; (iii) kondensatsiya–bug‘lanish fronti barqarorligi uchun kritik va diapazonlari mavjud (nukleat → o‘tish → plyonka qaynashi), hamda plyonka bo‘lishida keskin tushishi Kapitza qarshiligi bilan muvofiq ekanligi ko‘rsatildi; (iv) kriostat va supravodnik magnitlar sovutish kanallarida , sharoitlarda no-stasionarlik hisobga olinmasa 20–35% hisob-energetik xato yuzaga keladi. Mazkur model kosmik yoqilg‘i magistrallari, kvant qurilmalarining kriogen sovutgichlari va yuqori TC-materiallar kriomodullarini issiqlik-gidravlik optimallashtirishda qo‘llash uchun nazariy asos beradi.
References
1. Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N. Transport Phenomena. Wiley, 2002.
2. Incropera F., DeWitt D., Bergman T., Lavine A. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. Wiley, 2011.
3. Pitaevskii L.P., Lifshitz E.M. Physical Kinetics. Pergamon, 1981.
4. Tilley D.R., Tilley J. Superfluidity and Superconductivity. IOP, 1990.
5. Faghri A., Zhang Y. Transport Phenomena in Multiphase Systems. Elsevier, 2006.
6. Carey V.P. Liquid-Vapor Phase-Change Phenomena. Taylor & Francis, 2008.
7. Kays W.M., Crawford M.E., Weigand B. Convective Heat and Mass Transfer. McGraw-Hill, 2005.
8. Incropera F., Lavine A. Introduction to Heat Transfer in Cryogenics (maqolalar to‘plami, turli yillar).
9. van Sciver S.W. Helium Cryogenics. Springer, 2012.
10. Collier J.G., Thome J.R. Convective Boiling and Condensation. Clarendon, 1994.
11. Baehr H.D., Stephan K. Heat and Mass Transfer. Springer, 2011.
12. Kittel P., Pelloux P. Kapitza Resistance at Solid–Liquid Interfaces (klassik maqolalar to‘plami).
