Gőz–folyadék állapotfüggvény simítása hiszterézissel
Kulcsszavak:
gőz-folyadék fázisváltozási modellek, állapotfüggvények simítása, hiszterézisAbsztrakt
A fázisváltozással járó technológiai folyamatok műszaki modellezésére, például végeselemes modellezőrendszerekben gyakran alkalmazott módszer a homogén rendszermodell, ún. diffúz határréteg modell. A homogén modellt gyakran négy-egyenletes modellnek is hívják, a teljes térfogatra felírt anyag-, energia- és impulzus-mérlegegyenleteket kiegészítik egy negyedik egyenlettel, amely a fázisváltozás leírására szolgál. A negyedik egyenlet határozza meg a fázisjellemző paraméter értékét, például a térfogat vagy a tömegtörtet, a mérlegegyenletekben szerepelő anyagjellemzők pedig a fázisjellemző paraméter segítségével átlagolt jellemzők. A negyedik egyenlet egyszerűbb esetekben lehet egy állapotfüggvény típusú statikus modell, vagy egy differenciálegyenlet: a fázisjellemző paraméter kifejlődését leíró kinetikus modell. A cikk a mérnöki gyakorlatban elterjedt állapotfüggvény típusú fázisváltozási modellek áttekintése után bemutat egy hiszterézisen alapuló fázisváltozási modellt. A modell átmenet az állapotfüggvény típusú és a kinetikus fázisváltozási modellek között: statikus modell, de alkalmas metastabil fázisátmenetek figyelembevételére is. A kidolgozott vízgőz–folyadék fázisváltozási modell hőmérsékletfüggő, makroszkopikus megközelítésű, mérnöki számításokat támogató, mérnöki ismeretek alapján paraméterezhető, képes figyelembe venni a túltelítődést/túlhevülést is, az állapotegyenlet típusú modellek továbbfejlesztett változatának tekinthető.
Hivatkozások
Brokate, M., Sprekels, J. (1996) Hysteresis and Phase Transitions. Springer-Verlag : New York. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-4048-8
Callen, H. B. (1985) Thermodynamics and Introduction to Thermostatistics. Wiley : New York.
Caupin, F., Herbert, E. (2006) Cavitation in Water: a Review. In: C. R. Physique, 7. 9–10. 1000–1017. https://doi.org/10.1016/j.crhy.2006.10.015
Civan, F., Sliepcevich, C. M. (1987) Limitation in the Apparent Heat Capacity Formulation for Heat Transfer With Phase Change, In: Proceeding of the Oklahoma Academic Scence, 67. 83–88.
Delannoy, Y., Kueny, J. L., (1990) Two Phase Flow Approach in Unsteady Cavitation Modelling, Cavitation and Multiphase Flow Forum. In: ASME-FED 98. 153–158. p.
Hansson, K., Simunek, J., Mizoguchi, M., Lundin, L., van Genuchten, M. Th. (2004) Water Flow and Heat Transport in Frozen Soil: Numerical Solution and Freeze–Thaw Applications. In: Vadose Zone Journal, 3. 693–704.
Huhn, J., Wolf, J. (1975) Zweiphasenströmung - Gasformig/Flüssig, VEB : Leipzig. Iványi, A. (1997) Hysteresis Models in Electromagnetic Computation. Akadémiai Kiadó : Budapest.
Jancskar, I., Ivanyi, A. (2008a) Phenomenological Hysteresis Model for Vapor-Liquid Phase Transitions. In: Pollack Periodica, 3. 1. 5–28. https://doi.org/10.1556/Pollack.3.2008.1.2
Jancskar, I., Sari, Z., Ivanyi, A. (2008b) Application of hysteresis in FEM modeling of vapor-liquid phase transitions. In: Journal of Physics: Conference Series 138. 1–18. https://doi.org/10.1088/1742-6596/138/1/012008
Jancskar, I., Sari, Z., Szakonyi, L., Ivanyi, A. (2008c) Diffuse Interface Modeling of Liquid-Vapor Phase Transition with Hysteresis. In: Physica B, 403. 2–3. 505–508. https://doi.org/10.1016/j.physb.2007.08.085
Kang, H. C., Kim, M. H. (1999) Characteristics of Film Condensation of Supersaturated Steam-Air Mixture on a Flat Plate, International Journal of Multiphase Flow, 25. 8. 1601–1618. https://doi.org/10.1016/S0301-9322(98)00077-9
Kiselev, S. B., Ely, J. F. (2001) Curvature Effect on the Physical Boundary of Metastable States in Liquids. In: Physica A, 299. 3–4. 357–370. https://doi.org/10.1016/S0378-4371(01)00267-9
Kreith, F. (Ed.) (1999) Mechanical Engineering Handbook. CRC Press : Boca Raton.
Landau, L. D., Lifshitz, E. M. (1980) Statistical Physics. Pergamon Press : New York.
Pruß, A., Wagner, W. (2002) The IAPWS Formulation 1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific Use. In: Journal of Physical Chemistry Ref. Data, 31. 2. 387–536. https://doi.org/10.1063/1.1461829
Sári Z., Jancskárné A. I., Sipeky A. (2008) Fázisváltozással Járó Kétfázisú Áramlás Modellezése COMSOL – MATLAB _ .NET Környezetben. In: Informatika a Felsőoktatásban Konferencia kiadvány,2008, szerk.: Pethő A., Herdon M., Debrecen, 2008. aug. 27–29. 1–6.
Sari, Z., Ivanyi, A. (2006) Statistical Approach of Hysteresis. In: Physica B, 372. 1–2. 45–48. https://doi.org/10.1016/j.physb.2005.10.015
Sari, Z., Jancskar, I., Szakonyi, L., Ivanyi, A. (2007) Phenomenological Transient FEM Modelling of a Two-phase Flow with Dynamic Phase Change. In: Proceedings of the Eleventh International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, St. Julians, Malta, 18–21 September 2007. paper: 217.
Sun, Y., Beckermann, C. (2004) Diffuse Interface Modeling of Two-phase Flows Based on Averaging: Mass and Momentum Equations. In: Physica D, 198. 3–4. 281–308. https://doi.org/10.1016/j.physd.2004.09.003
Sun, Y., Beckermann, C. (2007) Sharp Interface Tracking using the Phase-field Equation. In: Journal of Computational Physics, 220. 2. 626–653. https://doi.org/10.1016/j.jcp.2006.05.025
Szakonyi, L., Jancskar, I., Sari, Z. (2006) Energetic Model for an Elementary Unit of a Steam Network. In: Pollack Periodica, 1. 3. 91–102. https://doi.org/10.1556/Pollack.1.2006.3.7
Vortmann, C., Schnerr, G. H., Seelecke, S. (2003) Thermodynamic Modeling and Simulation of Cavitating Nozzle Flow. In: International Journal of Heat and Fluid Flow, 24. 5. 774–783. https://doi.org/10.1016/S0142-727X(03)00003-1
Letöltések
Megjelent
Folyóirat szám
Rovat
License
Copyright (c) 2010 Jancskárné Anweiler Ildikó, Sári Zoltán, Szakonyi Lajos
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
