Вибрационные механизмы транспорта примеси в конвективных системах - Демин (Vitaliy Demin), Виталий Анатольевич; Мухайлова (Yuliya Mukhailova), Юлия Наилевна (Вестник Пермского университета. Физика, 2017)
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 18.08.2016