home

Вибрационные механизмы транспорта примеси в конвективных системах

?
ВИБРАЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ТРАНСПОРТА
ПРИМЕСИ В КОНВЕКТИВНЫХ СИСТЕМАХ
В. А. Демин, Ю. Н. Мухайлова
Пермский государственный национальный исследовательский университет,
614990, Пермь, Букирева, 15
В работе представлен вывод уравнений вибрационно-концентрационной конвекции
для жидкости в случае зависимости коэффициента диффузии от концентрации.
Численно методом конечных разностей решена задача об эволюции полей
концентрации и функции тока для плоского слоя. Оказалось, что высокочастотные
вибрации полости способны вызывать осредненное конвективное течение даже в
отсутствие нагрева и поля тяжести. При этом течение имеет валиковый характер. По
результатам прямого численного моделирования выявлены наиболее эффективные
способы усиления или наоборот подавления процесса вымывания примеси в объем
с одной из твердых границ слоя. Показано, что в зависимости от угла наклона оси
вибраций процесс перераспределения примеси происходит с разной
интенсивностью осредненного вибрационно-концентрационного течения в
жидкости. Наиболее интенсивное вымывание примеси с твердой границы слоя
происходит при касательных вибрациях.
Ключевыеслова: вибрационно-концентрационная конвекция, вымывание примеси

VIBRATIONAL MECHANISMS OF ADMIXTURE TRANSPORT
IN CONVECTIVE SYSTEMS
V. A. Demin, Y. N. Mukhailova
Perm State University, Bukireva St. 15, 614990, Perm
The equations of vibrational convection have been derived for fluids when the diffusion
coefficient depends on concentration. The problem of the evolution of concentration field
and the stream function for a plane layer has been solved numerically by the method of
finite differences. It has been found that the high-frequency vibrations in a cavity can
induce mean convective flow even in the absence of the heat inhomogeneity and gravity
field. In this case the flow has the rolls nature. The results of direct numerical simulation
reveal the most effective ways of intensification or suppression of the ablation process of
the admixture from one of the solid boundaries of the layer into the volume. It is shown
that, depending on the inclination angle of the vibration axis, the process of the impurity
redistribution occurs with different intensities of the averaged vibrational flow in the
liquid. The most intensive washout of the impurity from the solid boundary layer occurs
for tangential vibrations.
Keywords: vibrational convection, fluid molecular mixtures, ablation process

1. Уравнения концентрационной конвекции
Высокочастотные колебания полости, целиком заполненной жидкостью,
при наличии температурной неоднородности могут вызывать регулярные
осредненные течения. Этот результат действия вибраций принято называть
явлением
термовибрационной
конвекции
[1].
Экспериментально
113