Вибрационные механизмы транспорта примеси в конвективных системах
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2016-2-27-34Аннотация
В работе представлен вывод уравнений вибрационно-концентрационной конвекции для бинарной молекулярной смеси в случае зависимости коэффициента диффузии от концентрации компонентов. Уравнения получены в пределе высоких частот и малых амплитуд методом осреднения и, в определенном смысле, являются математическим аналогом известных уравнений термовибрационной конвекции С.М. Зеньковской и И.Б. Симоненко. Численно методом конечных разностей решена задача об эволюции распределения концентрации примеси в плоском бесконечном слое жидкости в случае начального равномерного одномерного источникового распределения тяжелого компонента на одной из границ. Оказалось, что высокочастотные вибрации полости способны вызвать осредненное конвективное движение в полости даже в отсутствие неоднородности температуры и поля тяжести. При этом индуцированное высокочастотными вибрациями течение имеет валиковый характер и занимает весь объем полости. Рассмотрен процесс вымывания примеси в объем при наличии вибраций, произвольно ориентированных относительно слоя. Показано, что в зависимости от направления оси вибраций процесс перераспределения примеси происходит с разной быстротой и, в первую очередь, обусловлен интенсивностью осредненного вибрационно-концентрационного течения в жидкости. Проведены модельные расчеты для разных значений зависимости безразмерного коэффициента диффузии от концентрации. Численное моделирование показало, что наиболее существенным процесс вымывания примеси в жидкость становится в случае продольных вибраций. Поперечные слою колебания подавляют осредненное течение, и перенос примеси приобретает чисто диффузионный характер. Зависимость массопереноса от коэффициента диффузии также наиболее ярко проявляется при касательных вибрациях.Поступила в редакцию 27.07.2016; принята к опубликованию 18.08.2016Библиографические ссылки
Gershuni G. Z., Lyubimov D. V. Thermal vibrational convection. Wiley & Sons, 1998. 358 p.
Zen’kovskaya S. M., Simonenko I. B. Effect of high frequency vibration on convection initiation. Fluid Dynamics, 1966, no. 5. pp. 51–55.
Zavarykin M. P., Zorin S. V., Putin G. F. Experimental study of vibration convection. Doklady Akademii Nauk SSSR, 1985, vol. 281, no. 4, pp. 815–816 (In Russian).
Babushkin I. A., Demin V. A. Vibrational convection in the Hele–Shaw cell. Theory and experiment. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2006, vol. 47, no. 2, pp. 183–189.
Demin V. A., Gershuni G. Z., Verkholantsev I. V. Mechanical quasi-equilibrium and thermovibrational convective instability in an inclined fluid layer. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1996, vol. 39, no. 9, рр. 1979–1991.
Goldobin D. S., Krausin P. V. Effect of temperature wave on diffusive transport of weakly soluble substances in liquid-saturated porous media. European Physical Journal Plus, 2014, vol. 129, 221. DOI: 10.1140/epjp/i2014-14221-1.
Gershuni G. Z., Zhukhovitskii E. M. Convective stability of incompressible fluids. Jerusalem: Keter Publishing House, 1976. 330 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.
