Краткие сообщения
Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Моделирование колебаний газа в реакторе пиролиза метана с использованием локально-неравновесного уравнения Навье–Стокса

Ю. А. Крюков, С. В. Зайцев, И. В. Кудинов, Т. Ф. Амиров, М. В. Ненашев

Самарский государственный технический университет, г. Самара, 443100, Россия

Аннотация: На основе модифицированного закона Ньютона для касательного напряжения при ламинарном течении газа в плоскопараллельном канале выведено локально-неравновесное уравнение Навье–Стокса, учитывающее длину и время свободного пробега микрочастиц. Численное исследование его решения для случая гармонического изменения перепада давления по длине канала показало, что изменение скорости в каждой точке также носит гармонический характер. Установлено, что амплитуда колебаний скорости уменьшается с ростом длины и времени свободного пробега микрочастиц. При фиксированных параметрах микрочастиц амплитуда колебаний снижается с увеличением вязкости газа и уменьшением ширины канала. В предельном случае, когда ширина канала становится сравнимой с длиной свободного пробега, амплитуда колебаний скорости достигает практически нулевого значения, несмотря на сохранение амплитуды колебаний перепада давления. Показано, что организация колебаний газового потока может быть использована для очистки внутренних поверхностей реактора пиролиза метана от углеродных отложений, снижающих эффективность процесса получения водорода и углерода.

Ключевые слова: локально-неравновесное уравнение Навье–Стокса, колебания газа, пиролиз метана, углеродные отложения, очистка реактора, конечно-разностный метод

УДК: 517.958:531.332(534-14)

MSC: 76V05, 76D05, 80A32, 65M06

Получение: 20 мая 2025 г.
Исправление: 10 июля 2025 г.
Принятие: 7 августа 2025 г.
Публикация онлайн: 6 ноября 2025 г.

DOI: 10.14498/vsgtu2226

Реферативные базы данных:

•