Вестник ТюмГУ. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика.


Выпуск:

2017. Том 3. №2

Название: 
Исследование процесса роста метанового зародыша в линейном приближении


Для цитирования: Коледин В. В. Исследование процесса роста метанового зародыша в линейном приближении / В. В. Коледин, И. С. Мельник, А. А. Яковлева // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2017. Том 3. № 2. С. 33-45. DOI: 10.21684/2411-7978-2017-3-2-33-45

Об авторах:

Коледин Виктор Владимирович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры гуманитарных и естественнонаучных дисциплин, филиал Южно-Уральского государственного университета (г. Нижневартовск); vikoled@mail.ru

Мельник Иван Сергеевич, студент бакалавриата, направление подготовки Строительство, профиль Промышленное и гражданское строительство, филиал Южно-Уральского государственного университета (г. Нижневартовск); melnik_chess_genius@mail.ru

Яковлева Анастасия Анатольевна, студент бакалавриата, направление подготовки Приборостроение, профиль Информационно-измерительная техника и технологии в нефтяной отрасли, филиал Южно-Уральского государственного университета (г. Нижневартовск); nastyaya15@mail.ru

Аннотация:

В данной работе рассматривается линейная задача роста одиночного метанового зародыша в воде, находящегося изначально в термодинамическом и силовом равновесии с жидкостью. Показано, что в результате действия сил Лапласа на поверхность зародыша его состояние неустойчиво. Для решения данной задачи линеаризовались основные дифференциальные уравнения, описывающие динамику роста зародыша в перенасыщенной метаном воде. Из решения системы линеаризованных уравнений было получено единое характеристическое уравнение, в котором учитывались такие факторы, влияющие на рост зародыша, как радиальная инерция, диффузия и вязкость воды. Количественной характеристикой роста зародыша в работе является инкремент, показывающий время, в течение которого амплитуда возмущений зародыша возрастает в е раз. Исходя из результатов исследования, можно сделать вывод, что основной ролью в росте зародыша (а теперь, очевидно, и любого газового зародыша) является эффект диффузии. Входящий в эффект диффузии параметр — число Оствальда, показывающее количество растворимого метана на единицу объема жидкости, показало, что в зависимости от объема растворимого метана в воде скорость роста зародыша разная. Полученный факт позволяет регулировать процесс кипения газонасыщенной жидкости.

Список литературы:

  1. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н. Б. Варгафтик. М.: Наука, 1972.
  2. Давыдов М. Н. Особенности нуклеации и роста газового пузырька в магме / М. Н. Давыдов // ПМТФ. 2012. Том 53. № 3. С. 20-29.
  3. Коледин В. В. Развитие неустойчивости паровых, газовых и парогазовых пузырьков в перегретой жидкости: дис. канд. физ.-мат. наук / В. В. Коледин. Уфа: Башкирский государственный университет, 2013. 123 с. 
  4. Кучма А. Е. Стационарный рост газового пузырька в сильно пересыщенном растворе газа в жидкости / А. Е. Кучма, Г. Ю. Гор, Ф. М. Куни // Научное приборостроение. 2008. Tом 18. № 4. C. 124-128.
  5. Намиот А. Ю. Растворимость газа в воде / А. Ю. Намиот. М.: Недра, 1981.
  6. Нигматулин Р. И. Динамика многофазных сред. Ч. 1 / Р. И. Нигматулин. М.: Наука, 1987. 464 с.
  7. Попов В. Н. О динамике поведения зародыша газового пузырька в гетерофазных средах / В. Н. Попов, А. Н. Черепанов / ПМТФ. 1986. Том 53. № 4. С. 68-76.
  8. Чернов А. А. Особенности роста газовых пузырьков в высоковязком газонасыщенном расплаве / А. А. Чернов, А. А. Пильник // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. Днепропетровск: Триакон, 2013. Вып. 1 (12). С. 446-451.
  9. Шагапов В. Ш. Об устойчивости пузырьковых парожидкостных сред / В. Ш. Шагапов // ПММ. 1986. Том 50. № 3. С. 516-524.