Oscillatory instability in the liquid layer with a deformable free surface
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-1-73-80Abstract
We consider the classical problem of instability of the inhomogeneously heated liquid layer with the free surface in order to clarify the mechanism of convective instability for a novel oscillatory mode that was revealed recently. This mode exists when the thermocapillary effect and the gravity are absent; it is associated with the deformability of the free surface and with the thermal expansion of the fluid. The asymptotic short-wave analysis is performed for the inviscid fluid layer. Comparison of our analytical results with the previous numerical results allows us to propose the mechanism of a novel oscillatory instability. The Direct stability analysis… Проведено также прямое численное моделирование течений при неоднородном нагреве слоя жидкости в условиях невесомости и отсутствие термокапиллярного эффекта. The results for velocity filed and for the free surface deformation confirm the oscillatory instability of the liquid layer. Thus, it is concluded that the novel instability mechanism is that the liquid particle moved by the capillary wave arrives at the hotter spot on the deformable free surface, where it expand and enforced motion.References
Gershuni G. Z., Zhukhovitskii E. M. Convective stability of incompressible fluids. Jerusalem, Israel: Keter Publishing House, 1976, 330 p.
Lobov N. I., Samoilova A. E. Oscillatory instability of flat liquid layer with a deformable free surface. Convective flows, 2009, vol. 4, pp. 35–50 (In Russian).
Lyubimov D. V., Lyubimova T. P., Alexander Iwan J. D., Lobov N. I. On the Boussinesq approximation for fluid systems with deformable interfaces. Advances in Space Research. 1998. vol. 22, no. 8. pp. 1159–1168. DOI: 10.1016/S0273-1177(98)00159-8
Nepomnyashchy А. А. On the longwave convective instability in the liquid layers with a deformable surface. Convective flows, 1983. pp. 25–31. (in Russian)
Lyubimov D. V., Samoilova А. Е. Thermal onset of capillary waves. Convective flows, 2009, vol. 4. pp. 29–34 (In Russian).
Hirt C. W.; Nichols B D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries. Journal of Computational Physics, 1981. vol. 39, no. 1, pp. 201–225.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
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.