реакции (водорода). На критических режимах работы подвод воды
сквозь слойпористого титана к твердополимерноймембране в усло-
виях микрогравитации может лимитироваться эффектами, связанны-
ми со скоплением водородных пузырьков в полостях и каналах. Для
решения двухфазнойзадачи на первом этапе необходимо провести
моделирование течения однофазнойжидкости в гидравлическом трак-
те электролизера. Распределения параметров (скорости и давления),
полученные на этом этапе, послужат исходными данными для даль-
нейшего изучения процессов массопереноса, в том числе для изучения
поведения пузырьков водорода с учетом возможности их налипания
на твердые поверхности.
Постановка модельной задачи.
Рассмотрим течение воды в ги-
дравлическом тракте электролизера, состоящего из межэлектродных
полостей12 секций, параллельно соединенных с каналами 11 под-
водящих и 11 отводящих коллекторов. Размеры в плоскости секций
составляют 200
×
200 мм. Жидкость однофазная несжимаемая. Задача
стационарная. Поскольку скорости течения во всех элементах электро-
лизера невелики, режим течения считается ламинарным. На стенках
используется гипотеза прилипания.
Численно решаются стационарные уравнения сохранения массы и
количества движения для несжимаемойжидкости [1]:
∇
V
= 0;
(1)
ρ V
∇
V
=
−∇
p
+
μ
Δ
V
+
ρg
;
(2)
здесь
V
,
ρ
— скорость и плотность жидкости;
p
— статическое давле-
ние;
μ
— динамическая вязкость;
ρg
— сила тяжести.
В условиях микрогравитации сила тяжести невелика. Далее сила
тяжести учитываться не будет.
Приведенные уравнения (1) и (2) решаются в трехмернойобласти
расчетноймодели. В целях экономии машиннойпамяти для построе-
ния модели введены следующие упрощения.
1. Для удобства построения прямоугольнойсетки форма сечения
каналов выбрана не круглой, а квадратной. Сторона квадрата принята
равнойдиаметру канала, чтобы эквивалентные диаметры [2]
d
э
= 4
S/
Π
(3)
реального и расчетного каналов совпадали (
S
— площадь;
Π
— пери-
метр).
2. Все подводящие (отводящие) каналы можно приблизительно
считать равноценными. Тогда достаточно рассмотреть только одну па-
ру каналов (подводящийканал и отводящий) и часть межэлектродного
пространства 12 секциймежду ними, ограниченную условиями сим-
метрии.
Геометрия расчетнойобласти модели 1 выбрана согласно приня-
тым упрощениям и показана на рис. 1. Она построена по размерам
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 3 39
