Дата публикации: 2021

Дата публикации в реестре: 2022-10-06T22:20:06Z

Аннотация:

Представлены результаты численного моделирования развития зоны плавления полой сферической микрочастицы α-Al2O3. Объектом исследования была выбрана часть кругового сектора в виде оболочки полой частицы, которая формируется под действием потока плазмы. Для численного описания нестационарного конвективного тепломассопереноса в оболочке полой частицы использовалась система уравнений Навье – Стокса в приближении Буссинеска, описывающая слабую конвекцию среды. Вследствие высокого коэффициента пористости (П = 0.56) исходной агломерированной частицы со структурой α-Al2O3 внутренняя область на этапе прогрева Tp ≥ Tmelt находится в условиях теплообмена с натекающим тепловым потоком, поэтому температура в центре совпадала с температурой поверхности частицы. В результате перегрева конденсированной фазы формируется жидкий слой из сплавленных зерен во внутренней и внешней областях микрочастицы. В этом случае фронт плавления направлен к центру оболочки. В процессе численного моделирования установлено, что в зонах плавления (жидкая фаза) обнаруживается конвективный тепломассоперенос, векторное поле которого охватывает практически всю область жидкой фазы. Отмечено, что тепловая конвекция во внешней жидкой фазе характеризуется скоростями, превышающими более чем в 2 раза скорости смещений во внутренней области частицы. Показано, что внутри конвекционной области отсутствует смещение материала, способствующее осуществлению неоднородного нагрева в расплавленном слое частицы, что существенно сказывается на скорости перемещения фронта плавления.

Тип: статьи в журналах

Источник: Известия высших учебных заведений. Физика. 2021. Т. 64, № 5. С. 20-25