Теоретическое исследование перебросовых колебаний наножидкости в связанных каналах при учете зависимости вязкости среды от концентрации частиц
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2019-3-12-19Ключевые слова:
наножидкости, связанные каналы, тепловая конвекция, термодиффузионное разделение, перебросовые колебанияАннотация
В работе проведено теоретическое исследование тепловой конвекции наножидкости в подогреваемых снизу связанных каналах. Рассматривались связанные каналы конечной высоты с твердыми высоко теплопроводными границами. Прямое численное моделирование основывалось на уравнениях в частных производных, полученных с помощью галеркинского осреднения по продольной координате. Результирующие уравнения решались методом конечных разностей. По результатам расчетов показано, что нормальная термодиффузия в рассматриваемой конвективной среде оказывает решающее влияние на формирование специфических нелинейных перебросовых колебаний. В ходе численного моделирования были получены поля скорости, температуры и концентрации наночастиц в поперечном сечении на разной высоте каналов. Форма и период этих колебаний в зависимости от надкритичности были проанализированы для разных значений управляющих параметров. Квадратичная зависимость вязкости коллоидного раствора от концентрации наночастиц принималась во внимание в теоретической модели. Показано, что период перебросовых колебаний должен возрастать при уменьшении средней начальной концентрации наночастиц. Нормировка периода колебаний на критическое число Рэлея позволила получить универсальный закон, справедливый для наножидкостей c разными зависимостями вязкости от концентрации. Качественное сравнение показало согласие результатов расчета с известными экспериментальными данными.Библиографические ссылки
Gershuni G.Z., Zhukhovitskii E.M. Convective stability of incompressible fluids. Jerusalem: Keter Publishing House, 1976. 330 p.
Nield D. The thermohaline Rayleigh-Jeffreys problem. Journal of Fluid Mechanics, 1967, vol. 29, no. 3, pp. 545-558. doi:10.1017/S0022112067001028
Onsager L., Theories and problems of liquid diffusion. Annals of the New York Academy of Sciences, 1945, vol. 46, no. 5, pp. 241-265.
Glukhov A. F., Putin G. F. Convection of magnetic fluids in connected channels heated from below. Fluid Dynamics, 2010, vol. 45, no. 5, pp. 713-718.
Glukhov A. F., Demin V. A., Putin G. F. Binary-mixture convection in connected channels heated from below. Fluid Dynamics, 2007, vol. 42, no. 2, pp. 160-169.
Rudyak V.Ya. Viscosity of nanofluids – Why it is not described by the classical theories. Advances in nanoparticles, 2013, no. 2, pp. 266-279.
Sprenger L., Lange A., Odenbach S. Thermodiffusion in concentrated ferrofluids: A review and current experimental and numerical results on non-magnetic thermodiffusion. Physics of Fluids, 2013, vol. 25, 122002.
Landau L. D., Lifshitz E.M. Fluid mechanics. Course of Theoretical Physics. Vol. 6, 1966, 536 p.
Roache P. Computational fluid dynamics. Albuquerque, New Mexico, Hermosa Pub., 1976. 446 p.
Fletcher C.A.J. Computational techniques for fluid dynamics. Springer, 2005. 406 p.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
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.
