Хемоконвективное течение в гравитационном и переменном инерционном поле

Елена Александровна Мошева (Elena A. Mosheva), Николай Викторович Козлов (Nikolay V. Kozlov)

Аннотация


Экспериментально исследована конвективная неустойчивость, возникающая на границе между двумя реагентами в вертикальной ячейке Хеле-Шоу при фронтальной реакции нейтрализации. Исследуемая неустойчивость представляет собой спонтанно формирующуюся плоскую волну плотности, аномально быстро распространяющуюся в среде в направлении действия силы тяжести. Изучена эволюция структуры течения и получены поля скорости при различных вибрационных ускорениях. Рассмотрен вопрос о возможности управления режимом хемоконвекции посредством вибрационного воздействия.


Ключевые слова


реакция нейтрализации; конвекция; вибрации; гидродинамическая неустойчивость

Полный текст:

PDF

Литература


Wylock C., Dehaeck S., Rednikov A., Colinet P. Chemo-hydrodynamical instability created by CO2 absorption in an aqueous solution of NaHCO3 and Na2CO3. Microgravity Science and Technology, 2008, vol. 20, pp. 171–175. DOI: 10.1007/s12217-008-9022-7

Almarcha C., Trevelyan P. M. J., Grosfils P., De Wit A. Chemically driven hydrodynamic instabilities. Physical Review Letters, 2010, vol. 104, no. 4, 044501. DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.044501

Almarcha C., R'Honi Y., De Decker Y., Trevelyan P. M. J., Eckert K., De Wit A. Convective mixing induced by acid-base reactions. The Journal of Physical Chemistry B, 2011, vol. 115, no. 32, pp. 9739–9744. DOI: 10.1021/jp202201e

Kuster S., Riolfo L. A., Zalts A., El Hasi C., Almarcha C., Trevelyan P. M. J., De Wit A., D’Onofrio A. Differential diffusion effects on buoyancy-driven instabilities of acid-base fronts: the effect of color indicator. Physical Chemistry Chemical Physics, 2011, vol. 13, 17295, DOI: 10.1039/C1CP21185D

Bratsun D, Mizev A., Mosheva E., Kostarev K. Shock-wave-like structures induced by an exothermic neutralization reaction in miscible fluids. Physical Review E, 2017, vol. 96, no. 5, 053106. DOI: 10.1103/PhysRevE.96.053106

Loodts V., Thomas C., Rongy L., De Wit A. Control of convective dissolution by chemical reactions: General classification and application to CO2 dissolution in reactive aqueous solutions. Physical review letters, 2014, vol. 113, no. 11, 114501. DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.114501

Bratsun D. A., Siraev R. R. Control of mixing in a continuous-flow microreactor with a varied gap width. Bulletin of Perm University. Series: Physics, 2017, vol. 38, no. 4, pp. 26–36 (In Russian).

Eckert K., Rongy L., De Wit A. A + B → C reaction fronts in Hele-Shaw cells under modulated gravitational acceleration. Physical Chemistry Chemical Physics, 2012, vol. 14, pp. 7337–7345. DOI: 10.1039/C2CP40132K

Horváth D., Budroni M. A., Bába P., Rongy L., De Wit A., Eckert K., Tóth Á. Convective dynamics of traveling autocatalytic fronts in a modulated gravity field. Physical Chemistry Chemical Physics, 2014, vol. 16, pp. 26279–26287. DOI: 10.1039/C4CP02480J

Bratsun D. A., Shi Y., Eckert K., De Wit A. Control of chemo-hydrodynamic pattern formation by external localized cooling. Europhysics Letters, 2005, vol. 69, no. 5, pp. 746–752. DOI: 10.1209/epl/i2004-10417-9

Shkadinskaya G. V., Shkadinskii K. G. Stabilization of the front of polymerization of composite materials in a plug-flow reactor. Russian Journal of Physical Chemistry B, 2014, vol. 8, no. 2, pp. 221–226. DOI: 10.1134/S1990793114020213

Gershuni G. Z., Lyubimov D. V. Thermal Vibrational Convection. New York, USA: Wiley, 1998. 372 p.

Wolf G. G. H. Dynamic stabilization of the Rayleigh–Taylor instability of miscible liquids and the related “frozen waves”. Physics of Fluids, 2018, vol. 30, no. 2, 021701. DOI: 10.1063/1.5017846

Von Kameke A., Huhn F., Fernández-García G., Muñuzuri A. P., Pérez-Muñuzuri V. Propagation of a chemical wave front in a quasi-two-dimensional superdiffusive flow. Physical Review E, 2010, vol. 81, 066211. DOI: 10.1103/PhysRevE.81.066211

Von Kameke A., Huhn F., Muñuzuri A. P., Pérez-Muñuzuri V. Measurement of large spiral and target waves in chemical reaction-diffusion-advection systems: turbulent diffusion enhances pattern formation. Physical Review Letters, 2013, vol. 110, 088302. DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.088302

Bratsun D. A., Stepkina O. S., Kostarev K. G., Mizev A. I., Mosheva E. A. Development of concentration-dependent diffusion instability in reactive miscible fluids under influence of constant or variable inertia. Microgravity Science and Technology, 2016, vol. 28, no. 3, pp. 575–585.

Nikolsky B. P., Grigorov O. N., Pozin M. E., Poraj-Koshic B. A., Rabinovich V. A., Rachinskij F. YU., Romankov P. G., Fridrihsberg D. A. Chemist’s Handbook, Vol. 3. Moscow, Russia: Khimiya Publishing House, 1964, 1008 p. (In Russian).

Nisancioglu K., Newman J. Diffusion in aqueous nitric acid solutions. AIChE Journal, 1973, vol. 19, no 4, pp. 797–801. DOI: 10.1002/aic.690190417

Demin V. A., Makarov D. V. Ustoichivost' konvektivnykh techenii v iacheike Khele-Shou pri vozdeistvii vertikal'nykh vibratsii (Stability of convective flows in Hele–Shaw cell under vertical vibrations). Bulletin of Perm University. Series: Physics, 2005. vol. 1. pp. 101–110. (In Russian)




DOI: http://dx.doi.org/10.17072/1994-3598-2020-1-52-61

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


ISSN: 1994-3598

Адрес издателя и учредителя: ПГНИУ, ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охраны культурного наследия. Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66788 от 08 августа 2016 г.

Журнал включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук (специальности: 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы; 01.04.07 - Физика конденсированного состояния).

Научное издание

© ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 2019

Лицензия Creative Commons Материалы журнала публикуются по лицензии Creative Commons - Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).