Влияние вибрации на возникновение конвекции в горизонтальном пористом слое, насыщенном трёхкомпонентной жидкой смесью

Аннотация

В данной работе исследуется термовибрационная конвекция трёхкомпонентной смеси углеводородов в горизонтальном слое пористой среды с учётом эффекта Соре. Вибрации предполагаются высокочастотными и малоамплитудными, ось вибраций параллельна градиенту температуры. Анализ проводится на основе уравнений термовибрационной конвекции в пористой среде, учитывающих вязкость в уравнениях для пульсаций. В первой части работы проведён линейный анализ устойчивости состояния механического равновесия. Неустойчивость по отношению к длинноволновым возмущения исследуется аналитически с помощью разложений в ряды по волновому числу, а к возмущениям с ненулевыми волновыми числами – численно методом построения фундаментальной системы решений. Установлено, что на длинноволновую неустойчивость равновесия вибрации не влияют. Получена карта устойчивости механического равновесия на плоскости отношение разделения – число Рэлея при различных значениях вибрационного числа Рэлея. Найдено, что воздействие вибрации на систему повышает порог конвекции, вместе с этим сужая диапазон существования ячеистых монотонных возмущений. При увеличении отношения разделения влияние вибраций на волновое число становится всё менее значительным. На порог ячеистой колебательной неустойчивости вибрации оказывают качественно аналогичное влияние. Наличие вибраций уменьшает частоту колебаний во всём диапазоне существования возмущений. Исследовано влияние вязкости на устойчивость механического равновесия. Во второй части работы численно методом конечных разностей исследованы нелинейные режимы конвекции. Численные данные хорошо согласуются с результатами линейного анализа устойчивости. Показано влияние конвективного движения жидкой смеси на распределение концентрации примесей по слою.