Luận án Nghiên cứu tính toán động lực học hạt lưu chất đa thành phần có truyền nhiệt, chuyển pha

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC HẠT LƯU CHẤT ĐA THÀNH PHẦN CÓ TRUYỀN NHIỆT, CHUYỂN PHA

Ngành:

Cơ học chất lỏng và chất khí (Mã số: 9 44 01 08)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung "Nghiên cứu tính toán động lực học hạt lưu chất đa thành phần có truyền nhiệt, chuyển pha". Hạt lưu chất đa thành phần, đặc biệt là hạt rỗng có nhân khí bên trong, có tiềm năng ứng dụng rộng rãi. Chúng có thể dùng để chế tạo pin năng lượng mặt trời hiệu quả hơn, tiết kiệm vật liệu bán dẫn, và làm nhẹ tấm pin. Ngoài ra, việc nghiên cứu chuyển pha (hóa rắn) của các hạt này còn giúp tìm giải pháp phá băng đá trên bề mặt cánh máy bay, tuabin gió, từ đó nâng cao hiệu suất và tuổi thọ máy, giảm thiểu nguy cơ tai nạn. Các ứng dụng khác bao gồm công nghệ thực phẩm, y sinh và vật liệu hấp thụ âm thanh.

Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu quá trình truyền nhiệt và hóa rắn của hạt lưu chất rỗng (một loại hạt lưu chất đa thành phần có nhân khí bên trong) bằng phương pháp theo dấu biên (front-tracking method). Luận án đã xây dựng một chương trình tính toán mô phỏng cho hạt lưu chất có truyền nhiệt, chuyển pha, giả định lưu chất không nén được, không trộn lẫn và là lưu chất Newton. Các phương trình Navier-Stokes và năng lượng đã được rời rạc hóa và giải quyết.

Nội dung nghiên cứu bao gồm tổng quan về động lực học hạt đa thành phần, xây dựng chương trình tính toán, và khảo sát chi tiết quá trình truyền nhiệt, chuyển pha của hạt lưu chất rỗng trong hai trường hợp: trên một bề mặt lạnh và lơ lửng chịu ảnh hưởng của đối lưu cưỡng bức.

Các đóng góp mới của luận án bao gồm việc xây dựng mô hình tính toán cho hạt lưu chất rỗng hóa rắn trên bề mặt lạnh và lơ lửng, với đặc điểm mới là sự xuất hiện của hạt bóng khí bên trong và điểm chập ba pha ở biên trong. Luận án đã phân tích ảnh hưởng của các thông số không thứ nguyên (như số Prandtl, Stefan, Bond, Weber, Reynolds, tỉ số khối lượng riêng, tỉ số bán kính, độ lệch tâm, góc ướt, góc phát triển) đến hình dạng và thời gian hóa rắn của hạt. Các kết quả này cung cấp cơ sở để hiệu chỉnh và điều khiển quá trình hóa rắn của hạt lưu chất rỗng, tối ưu hóa ứng dụng trong công nghiệp, đặc biệt là trong các điều kiện môi trường lạnh hoặc có dòng khí cưỡng bức. Chương trình tính toán đã được kiểm chứng bằng cách so sánh với các kết quả thực nghiệm và công trình nghiên cứu trước đó, cho thấy độ tin cậy cao. Các kết quả chính của luận án đã được công bố trên các tạp chí quốc tế uy tín (SCIE Q1).

Mục lục chi tiết:

• Chương 1: Tổng quan về động lực học hạt đa thành phần
• Chương 2: Nghiên cứu và xây dựng chương trình tính toán cho bài toán có truyền nhiệt, chuyển pha
• Chương 3: Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt, chuyển pha của hạt lưu chất rỗng trên một bề mặt lạnh
• Chương 4: Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt, chuyển pha của hạt lưu chất rỗng chịu ảnh hưởng của đối lưu cưỡng bức
• Kết luận
• Những đóng góp mới của luận án
• Danh mục các công trình khoa học của tác giả liên quan đến luận án