Numerical modelling of a high temperature silicification process in the carbon-carbon porous medium
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2021-3-56-62Abstract
A mathematical model has been developed to describe the process of a high-temperature silicification process in a carbon-carbon porous material. The statement of the problem is based on general equations describing the clogging of tubules in a porous medium with various kinds of impurities. In the problem under consideration, the cause of blockage is the condensation of gaseous silicon on the inner walls of the pores. Temperature dependences for the coefficients of condensation and evaporation are proposed, which characterize the intensity of this process. It is assumed that the diffusion of gas is the main mechanism of initial filling pores of the material. Numerical modeling was carried out by the finite difference method using an explicit scheme in the case of a constant value of the mobile concentration at the input and for imposed linear temperature distribution on the vertical boundaries of the sample. Such temperature distribution made it possible to describe a partially silicified region and to delimit from it the sample part that remains “dry” during this process. The dynamics of the main physical characteristics, i.e. porosity of the composite material and concentration of the immobile component in the volume, is analyzed. The external factors influencing the intensity of the condensation process are considered quantitatively, namely, the concentration of the mobile component in the volume is calculated as a function of time. For the characteristic time interval, the maximum change in the porosity of the medium is calculated, on the basis of which the time of complete saturation of the material is estimated, which, as it turned out, is equal about 2 hours. The results of numerical simulation for silicification time and weight gain of the product are in qualitative and quantitative agreement with the known experimental data.Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2021 Bulletin of Perm University. Physics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.