Неустойчивость двойной диффузии при сонаправленной диффузии растворенных компонент
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2019-4-60-65Ключевые слова:
гравитационная конвекция, неустойчивость двойной диффузии, интерферометрияАннотация
Диффузия может оказывать дестабилизирующее влияние на развитие конвективных течений в многокомпонентных жидких смесях с разной скоростью диффузии компонент. Возникающее при этом движение, называемое в общем случае неустойчивостью двойной (или дифференциальной) диффузии, является важным механизмом интенсификации массо- и теплопереноса во многих природных и технологических системах. В качестве компонент, влияющих на общее распределение плотности в жидкой среде, могут выступать тепло и растворенное вещество или два растворенных вещества. В последнем, изотермическом, случае стандартная постановка задачи включает в себя изучение устойчивости двухслойной системы при встречной диффузии компонент, растворенных в соседних слоях. В статье впервые экспериментально исследована возможность развития неустойчивости при сонаправленной диффузии компонент, имеющих разный знак концентрационной зависимости плотности и изначально растворенных в одном из слоев. Такая постановка задачи наиболее приближена к ряду океанологических приложений, где развитие неустойчивости обусловлено неравномерным распределением температуры и солености морской воды. В работе обнаружено развитие неустойчивости двойной диффузии и показано, что структура возникающего конвективного течения определяется отношениями приращений плотности, обусловленных растворением компонент, и коэффициентов диффузии. По результатам исследований предложен набор безразмерных параметров и построена карта режимов наблюдаемого конвективного течения, позволяющая систематизировать экспериментальные данные.Библиографические ссылки
Stern M. E. The «salt-fountain» and thermohaline convection. Tellus, 1960, vol. 12, no. 2, pp. 172–175. DOI: 10.3402/tellusa.v12i2.9378
Turner J. S. Buoyancy effects in fluids. Cambridge, UK: Cambridge university press, 1979, 412 p.
Schmitt R. W. Observational and laboratory insights into salt finger convection. Progress in oceanography, 2003, vol. 56, no. 3–4, pp. 419–433. DOI: 10.1016/S0079-6611(03)00033-8
Kunze E. A review of oceanic salt-fingering theory. Progress in Oceanography, 2003, vol. 56, no. 3–4, pp. 399–417. DOI: 10.1016/S0079-6611(03)00027-2
Ingel L. Kh., Kalashnik M. V. Nontrivial features in the hydrodynamics of seawater and other stratified solutions. Physics. Uspekhi, 2012, vol. 55, pp. 356–381. DOI: 10.3367/UFNe.0182.201204b.0379
Stern M. E., Turner J. S. Salt fingers and convecting layers. Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts, 1969, vol. 16, no. 5, pp. 497–511. DOI: 10.1016/0011-7471(69)90038-2
Taylor J. R., Veronis G. Experiments on double-diffusive sugar-salt fingers at high stability ratio. Journal of Fluid Mechanics, 1996, vol. 321, pp. 315–333. DOI: 10.1017/S0022112096007744
Sorkin A., Sorkin V., Leizerson I. Salt fingers in double-diffusive systems. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 2002, vol. 303, no. 1–2, pp. 13–26. DOI: 10.1016/S0378-4371(01)00396-X
Pringle S. E., Glass R. J., Cooper C. A. Double-diffusive finger convection in a Hele-Shaw cell: an experiment exploring the evolution of concentration fields, length scales and mass transfer. Transport in Porous Media, 2002, vol. 47, no. 2, pp. 195–214. DOI: 10.1023/A:1015535214283
Trevelyan P. M., Almarcha C., De Wit A. Buoyancy-driven instabilities of miscible two-layer stratifi-cations in porous media and Hele-Shaw cells. Journal of Fluid Mechanics. 2011, vol 670, pp 38–65. DOI: 10.1017/S0022112010005008
Huppert H. E., Manins P. C. Limiting conditions for salt-fingering at an interface. Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts, 1973, vol. 20, no. 4, pp. 315–323. DOI: 10.1016/0011-7471(73)90056-9
Загрузки
Опубликован
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.
