In der vorliegenden Monographie sind die Methoden zur mathematischen Modellie rung der transienten Ein-, Zwei-und Dreikomponenten-Systeme unter dem Gesichts punkt ihrer praktischen Anwendung systematisch dargestellt. Es wurden die Herlei tungen der prozef3beschreibenden Differentialgleichungssysteme, deren Arbeitsfor men und die numerischen Integrationsverfahren vorgestellt. Die Anwendung der einzelnen Modelle wurde durch mehrere reale Beispiele aus der Sicherheitsanalyse in der Kernenergetik illustriert. Die ein-, zwei-und dreikomponenten Stromungsmodelle wurden in zwei Gruppen aufgeteilt:…mehr
In der vorliegenden Monographie sind die Methoden zur mathematischen Modellie rung der transienten Ein-, Zwei-und Dreikomponenten-Systeme unter dem Gesichts punkt ihrer praktischen Anwendung systematisch dargestellt. Es wurden die Herlei tungen der prozef3beschreibenden Differentialgleichungssysteme, deren Arbeitsfor men und die numerischen Integrationsverfahren vorgestellt. Die Anwendung der einzelnen Modelle wurde durch mehrere reale Beispiele aus der Sicherheitsanalyse in der Kernenergetik illustriert. Die ein-, zwei-und dreikomponenten Stromungsmodelle wurden in zwei Gruppen aufgeteilt: Gleichgewichts-und Nichtgleichgewichts-Zwei phasenstromungsmodelle. In jeder der beiden Gruppen wurden die homogenen und die nichthomogenen Stromungen behandelt. Fur jedes Modell wurde das transiente, das stationare Differentialgleichungssystem und die dazugehorige Theorie der kriti schen Zweiphasenstromung entwickelt. Dort wo es moglich war, wurden auch die kanonischen Formen der partiellen Differentialgleichungssysteme abgeleitet. Die Monographie ist fUr Wissenschaftler und Ingenieure, die auf dem Gebiet der konventionellen und Kern-Energetik, Fernwarmeversorgung, Verfahrenstechnik, chemische Technologie u.a. arbeiten, bestimmt. Sie kann auch als Lehrbuch fur Studenten und Aspiranten dienen. Viele haben aufverschiedene Weise zur Entstehung dieses Buches beigetragen. Ich mochte mich besonders bei denen sehr herzlich bedanken, die direkt in groBzugiger Art und Weise meine Arbeit beim Schreiben dieses Buches stimuliert haben. Mein herzlichster Dank gilt Herrn Professor E. Adam von der Technischen Universitat Dresden fUr die groBartige Forderung meiner Arbeit in den lahren 1975 -1978.Hinweis: Dieser Artikel kann nur an eine deutsche Lieferadresse ausgeliefert werden.
1 Elemente des mathematischen Modells der transienten Zweiphasenströmung.- 2 Gesetze zur Beschreibung transienter eindimensionaler Zweiphasenströmungen.- 2.1 Gesetz zur Erhaltung der Masse.- 2.2 Gesetz zur Erhaltung des Impulses.- 2.3 Gesetz zur Erhaltung der Energie.- 2.4 Verallgemeinerung: Gesetz zur Erhaltung der Entropie.- 2.5 Gasmassenstromanteil, Geschwindigkeitsquotient (Schlupf) und Massenstromdichte sowie deren Anwendung zur Beschreibung der transienten Zweiphasenströmung.- 2.6 Driftgeschwindigkeit und deren Anwendung zur Beschreibung der transienten Zweiphasenströmung.- 2.7 Relative Phasengeschwindigkeit und ihre Anwendung zur Beschreibung der transienten Zweiphasenströmung.- 3 Grenze zwischen stationärer und transienter Zweiphasenströmung.- 4 Bestimmung des Typs von Differentialgleichungssystemen zur Beschreibung der transienten Strömung.- 4.1 Mathematischer Standpunkt.- 4.2 Physikahscher Standpunkt.- 5 Die homogene Gleichgewichts-Zweiphasenströmung (HGZS).- 5.1 Die einfachste mathematische Darstellung der HGZS.- 5.2 Die Anwendung des Modells der HGZS.- 5.3 Die homogene Gleichgewichts-Zweiphasenströmung bei konstantem Druck.- 5.4 Die homogene Gleichgewichts-Zweiphasenströmung in einem Kanal mit plötzlicher Querschnittsänderung.- 6 Die nichthomogene Gleichgewichts-Zweiphasenströmung (NGZS).- 6.1 Hyperbolisches Differentialgleichungssystem zur Beschreibung der transienten NGZS.- 6.2 Transiente nichthomogene Gleichgewichts-Zweiphasenströmung mit quasikonstantem Schlupf.- 6.3 Die gekoppelte Aufgabe Brennelement eines wassergekühlten Kernreaktors/Kühlmittel als Beispiel für die Anwendung des NGZS-Modells.- 7 Homogene Nichtgleiehgewichts-Zweiphasenströmung (HNZS).- 7.1 Derzeitiger Zustand des Problems.- 7.2 Das Modell.- 7.3 StationärerAnfangszustand einer transienten homogenen Nichtgleichgewichts-Zweiphasenströmung.- 8 Nichthomogene Nichtgleichgewichts-Zweiphasenströmung (NNZS).- 8.1 Beschreibung der NNZS mit Hilfe einer einfachen Form eines Systems aus 5-partiellen Differentialgleichungen.- 8.2 Ein G,p,x,h-Modell der NNZS mit quasikonstantem Schlupf und dessen vielseitige Anwendungsmöglichkeiten.- 9 Stoffübergang an der Phasentrennfläche.- 9.1 Verdampfung überhitzter Flüssigkeit.- 9.2 Die Kondensation der unterkühlten Gasphase.- 9.3 Einfluß der relativen Bewegung auf die StoffübertragungsVorgänge an der Phasen trennfläche.- 9.4 Verdampfung unterkühlter Flüssigkeit an der beheizten Kanalwand.- 9.5 Verdampfung gesättigter Tröpfchen in überhitztem Dampf.- 10 Verfahren zur numerischen Integration der Systeme von partiellen Differentialgleichungen zur Beschreibung transienter Zweiphasenströmungen.- 10.1 Charakteristikenverfahren.- 10.2 Pseudocharakteristisches Verfahren.- 10.3 Andere explizite Verfahren.- 10.4 Andere implizite Verfahren.- 10.5 Berechnung der kritischen Strömung.- 11 Die Multinodalmethode.- 11.1 Gesetze zur Erhaltung der Masse und der Energie für Volumina, die Zweiphasengemische enthalten.- 11.2 Modellierung der Strömung in den Verbindungselementen zwischen den Zentren zweier benachbarter Volumina.- 12 Zweiphasen-Zweikomponentenströmung.- 13 Transiente Zustandsänderung in Wasser-Wasserdampf-Luft enthaltenden Volumina.- 13.1 Transiente Zustandsänderung des Wasser-Wasserdampf-Luft enthaltenden Volumens unter den Bedingungen des thermodynamischen Gleichgewichtes.- 13.2 Transiente Zustandsänderung des Wasser-Wasserdampf-Luft enthaltenden Volumens unter den Bedingungen des thermodynamischen Nichtgleichgewichtes.- 14 Transiente nichthomogeneNichtgleichgewichts-Dreiphasen-Dreikomponenten-Strömung (NNDDS).- 14.1 Modell Nr. 1.- 14.2 Modell Nr. 2 - homogene Strömung.- 14.3 Modell Nr. 3 - nichthomogene Strömung mit quasikonstantem Schlupf.- Anhang 14.1.- Anhang 14.2.- Anhang 14.3.- Anhang 14.4.- Anhang 14.5.- Anhang 14.6.- 15 Transiente nichthomogene Gleichgewichts-Dreiphasen-Dreikomponenten-Strömung (NGDDS).- 15.1 Zustandsgieichungen.- 15.2 Allgemeine Form des Differentialgleichungssystems.- 15.3 Modell der NGDDS.- 15.4 Modell der homogenen Gleichgewichts-Dreiphasen-Dreikomponenten-Strömung (HGDDS).
1 Elemente des mathematischen Modells der transienten Zweiphasenströmung.- 2 Gesetze zur Beschreibung transienter eindimensionaler Zweiphasenströmungen.- 2.1 Gesetz zur Erhaltung der Masse.- 2.2 Gesetz zur Erhaltung des Impulses.- 2.3 Gesetz zur Erhaltung der Energie.- 2.4 Verallgemeinerung: Gesetz zur Erhaltung der Entropie.- 2.5 Gasmassenstromanteil, Geschwindigkeitsquotient (Schlupf) und Massenstromdichte sowie deren Anwendung zur Beschreibung der transienten Zweiphasenströmung.- 2.6 Driftgeschwindigkeit und deren Anwendung zur Beschreibung der transienten Zweiphasenströmung.- 2.7 Relative Phasengeschwindigkeit und ihre Anwendung zur Beschreibung der transienten Zweiphasenströmung.- 3 Grenze zwischen stationärer und transienter Zweiphasenströmung.- 4 Bestimmung des Typs von Differentialgleichungssystemen zur Beschreibung der transienten Strömung.- 4.1 Mathematischer Standpunkt.- 4.2 Physikahscher Standpunkt.- 5 Die homogene Gleichgewichts-Zweiphasenströmung (HGZS).- 5.1 Die einfachste mathematische Darstellung der HGZS.- 5.2 Die Anwendung des Modells der HGZS.- 5.3 Die homogene Gleichgewichts-Zweiphasenströmung bei konstantem Druck.- 5.4 Die homogene Gleichgewichts-Zweiphasenströmung in einem Kanal mit plötzlicher Querschnittsänderung.- 6 Die nichthomogene Gleichgewichts-Zweiphasenströmung (NGZS).- 6.1 Hyperbolisches Differentialgleichungssystem zur Beschreibung der transienten NGZS.- 6.2 Transiente nichthomogene Gleichgewichts-Zweiphasenströmung mit quasikonstantem Schlupf.- 6.3 Die gekoppelte Aufgabe Brennelement eines wassergekühlten Kernreaktors/Kühlmittel als Beispiel für die Anwendung des NGZS-Modells.- 7 Homogene Nichtgleiehgewichts-Zweiphasenströmung (HNZS).- 7.1 Derzeitiger Zustand des Problems.- 7.2 Das Modell.- 7.3 StationärerAnfangszustand einer transienten homogenen Nichtgleichgewichts-Zweiphasenströmung.- 8 Nichthomogene Nichtgleichgewichts-Zweiphasenströmung (NNZS).- 8.1 Beschreibung der NNZS mit Hilfe einer einfachen Form eines Systems aus 5-partiellen Differentialgleichungen.- 8.2 Ein G,p,x,h-Modell der NNZS mit quasikonstantem Schlupf und dessen vielseitige Anwendungsmöglichkeiten.- 9 Stoffübergang an der Phasentrennfläche.- 9.1 Verdampfung überhitzter Flüssigkeit.- 9.2 Die Kondensation der unterkühlten Gasphase.- 9.3 Einfluß der relativen Bewegung auf die StoffübertragungsVorgänge an der Phasen trennfläche.- 9.4 Verdampfung unterkühlter Flüssigkeit an der beheizten Kanalwand.- 9.5 Verdampfung gesättigter Tröpfchen in überhitztem Dampf.- 10 Verfahren zur numerischen Integration der Systeme von partiellen Differentialgleichungen zur Beschreibung transienter Zweiphasenströmungen.- 10.1 Charakteristikenverfahren.- 10.2 Pseudocharakteristisches Verfahren.- 10.3 Andere explizite Verfahren.- 10.4 Andere implizite Verfahren.- 10.5 Berechnung der kritischen Strömung.- 11 Die Multinodalmethode.- 11.1 Gesetze zur Erhaltung der Masse und der Energie für Volumina, die Zweiphasengemische enthalten.- 11.2 Modellierung der Strömung in den Verbindungselementen zwischen den Zentren zweier benachbarter Volumina.- 12 Zweiphasen-Zweikomponentenströmung.- 13 Transiente Zustandsänderung in Wasser-Wasserdampf-Luft enthaltenden Volumina.- 13.1 Transiente Zustandsänderung des Wasser-Wasserdampf-Luft enthaltenden Volumens unter den Bedingungen des thermodynamischen Gleichgewichtes.- 13.2 Transiente Zustandsänderung des Wasser-Wasserdampf-Luft enthaltenden Volumens unter den Bedingungen des thermodynamischen Nichtgleichgewichtes.- 14 Transiente nichthomogeneNichtgleichgewichts-Dreiphasen-Dreikomponenten-Strömung (NNDDS).- 14.1 Modell Nr. 1.- 14.2 Modell Nr. 2 - homogene Strömung.- 14.3 Modell Nr. 3 - nichthomogene Strömung mit quasikonstantem Schlupf.- Anhang 14.1.- Anhang 14.2.- Anhang 14.3.- Anhang 14.4.- Anhang 14.5.- Anhang 14.6.- 15 Transiente nichthomogene Gleichgewichts-Dreiphasen-Dreikomponenten-Strömung (NGDDS).- 15.1 Zustandsgieichungen.- 15.2 Allgemeine Form des Differentialgleichungssystems.- 15.3 Modell der NGDDS.- 15.4 Modell der homogenen Gleichgewichts-Dreiphasen-Dreikomponenten-Strömung (HGDDS).
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