Математическое моделирование процессов, протекающих при получении пористых композитных материалов, формировании покрытий


Просмотр статьи
PDF, 491,5 КБ

Mathematical modeling of process occurring in the production of porous composite materials, the formation of coatings

Some operations of technologies for the production of porous composite materials, the thin film formation on the surface of products are considered in the absence of gravity. Mathematical models of melting polymer coating of a set of hollow microspheres due to the heat of the superheated melt between them, the flow of a thin layer of liquid along the surface of the cylinder are given. The solution of the corresponding problems is carried out analytically and numerically using the software package OpenFOAM. Estimates of the dynamics of the interphase boundary, the time of operation, the thickness of the coating were obtained.
In conclusion, recommendations are given, the implementation of which will improve the quality of the resulting materials, formed coatings.

mathematical modeling, porous composite materials, flow of sprayed liquid, film formation


Том 18, выпуск 2, 2017 год



В отсутствие сил тяжести рассмотрены отдельные операции технологий получения пористых композитных материалов, формирования на поверхности изделий тонких пленок. Приведено математическое описание расплавления полимерного покрытия совокупности полых микросфер за счет тепла находящегося между ними перегретого расплава, течения тонкого слоя жидкости по поверхности цилиндра. Решение соответствующих задач осуществляется аналитически и численно с использованием пакета прикладных программ OpenFOAM. Представлены оценки динамики межфазной границы, времени выполнения операции, толщины покрытия.
В заключение даны рекомендации, реализация которых позволит повысить качество получаемых материалов, наносимых покрытий.

математическое моделирование, пористые композитные материалы, течение диспергированной жидкости, формирование пленок


Том 18, выпуск 2, 2017 год



1. Мазо А.Б., Федяев В.Л., Хисматуллин Н.И. Расчет динамики межфазной границы при кон-тактном плавлении металлов // Модел. нел. проц. в механике и теплотехнике. Труды семинара КФТИ КФАН СССР. Казань, 1989. Вып. 24. С. 66-77.
2. Мазо А.Б. Математическое моделирование процессов горячей обработки металлов. Казанский фонд «Математика», 1996. 209 с.
3. Алишаев М.Г. Движение фронта фазового перехода после контакта твердой и жидкой фаз металла // Изв. высш. учеб. заведений. Черная металлургия, 1986. Вып. 9. С. 35-38.
4. Коздоба Л.А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. М.: Наука, 1975. 228 с.
5. Полубаринова–Кочина П.Я. Теория движения грунтовых вод. М.: Наука, 1977. 664 с.
6. Яковлев А.Д. Порошковые краски. Л.: Химия, 1987. 216 с.
7. Nusselt W. Die Oberfl¨achenkondensation des Wasserdampfes // Zeitschrift VDI. 1916. V. 60. P. 541-546
8. Алексеенко С.В., Накоряков В.Е., Покусаев Б.Г. Волновое течение пленок жидкости. Новосибирск: «Наука», 1992. 256 с.
9. Huppert H. E. The propagation of two-dimensional and axisymmetric viscous gravity currents over a rigid horizontal surface // Journal of Fluid Mechanics. 1982. V. 121. P. 43-58.
10. Craster R.V., Matar O.K. Dynamics and stability of thin liquid films // Reviews of modern physics. 2009. V. 81. N. 3. P. 1131-1198.
11. Чиннов Е.А., Кабов О.А. Формирование струйных течений при гравитационном стекании волновой нагреваемой пленки жидкости // Прикладная механика и техническая физика. 2003. Т. 44. № 5. С. 128-137.
12. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. 753 с.
13. Мальцев Л.И., Заварзин Д.С. Математическое моделирование пленочных течений жидкости с «сухими» пятнами // Теплофизика и аэромеханика. 2012. Т. 19. № 4. С. 711-718.
14. Алексеенко С.В., Бобылев А.В., Гузанов В.В., Маркович Д.М., Харламов С.М. Регулярные волны на вертикально стекающих ривулетах при разных углах смачивания // Теплофизика и аэромеханика. 2010. Т. 17. № 3. С. 371-384.
15. Morenko I.V. Calculation of the film flowing over horizontal tube surface // IOP Conf. Series: Jour-nal of Physics: Conf. Series 789 (2017) 012036 doi:10.1088/1742-6596/789/1/012036
16. Meredith K.V., Heather A., Vries J., Xin Y. A numerical model for partially-wetted flow of thin liquid films // Computational Methods in Multiphase Flow. 2011. V.70. P. 239-250.