Gravity’s Impact on Flow Patterns in Liquid-Gas Systems with Mass Transfer Considerations

УДК 536.25

  • E.E. Makarov Altai State University (Barnaul, Russia); Institute of Computational Modelling SB RAS (Krasnoyarsk, Russia) Email: evgeniimakarov1995@gmail.com
Keywords: bilayer system, thermocapillary interface, convection, mass transfer, inclined channel, gravitation

Abstract

This paper investigates bilayer flows of liquid and cocurrent gas in an inclined channel with considerations for heat and mass transfer at the thermocapillary interface, which remains undeformable. The mathematical modeling is based on exact solutions of the special Ostroumov — Birikh type of Navier — Stokes equations in the Oberbek — Boussinesq approximation, accounting for the effect of thermodiffusion and diffusive thermal conductivity effect in the gas-vapor layer. Vapor in the gas is assumed to be a passive admixture that does not affect the properties of the gas. The paper considers the case with the vapor concentration function satisfying the condition of zero vapor flux on the upper wall of the channel. The working system chosen for this study is <<HFE-7l00-nitrogen>>, for which the paper provides examples of velocity profiles, temperature, and vapor concentration distribution in the upper layer. The study analyzes the effect of gravitational influence on the flow pattern and the value of the mass flow rate. The paper presents results for cases when the condition of closed liquid flow is fulfilled, at a negative value of the parameter determining the longitudinal temperature gradient, and at a given value of the gas flow rate.

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

Author Biography

E.E. Makarov, Altai State University (Barnaul, Russia); Institute of Computational Modelling SB RAS (Krasnoyarsk, Russia)

аспирант кафедры дифференциальных уравнений; исполнитель по гранту РНФ

References

Де Гроот С., Мазур П. Неравновесная термодинамика. М., 1964.

Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М., 1972.

Гончарова О.Н., Южкова Ю.Е. Моделирование конвективного течения в наклонном слое с движущимися границами // Известия Алт. гос. ун-та. 2010. Вып. l-l(65).

Makarov E.E. Modeling of Stationary Flows of a Liquid-Gas System in an Inclined Channel Subject to Evaporation. J. Sib. Fed. Univ. Math. Phys., 2023. Vol. l6(l). l—ll.

Бекежанова В.Б., Гончарова О.Н. Задачи испарительной конвекции (обзор) // Прикладная математика и механика. 2018. Т. 82. Вып. 2.

Остроумов Г.А. Свободная конвекция в условиях внутренней задачи. М.; Л., 1952.

Бирих РВ. О термокапиллярной конвекции в горизонтальном слое жидкости // ПМТФ. 1966. № 3.

Шлиомис М.И., Якушин В.И. Конвекция в двухслойной бинарной системе с испарением // Ученые записки Пермского госуниверситета. Сер. Гидродинамика. 1972. № 4.

Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М., 1971.

Rezanova E.V. Construction of Exact Solution Describing Three-layer Flows with Evaporation in a Horizontal Channel. J. Sib. Fed. Univ. Math. Phys., 2021. Vol. 14 (l).

Гончарова О.Н., Резанова Е.В., Люлин Ю.В., Кабов О.А. Изучение конвективных течений жидкости и спутного потока газа с учетом испарения // Теплофизика высоких температур. 2017. № 6 (55).

Lyulin Y., Kabov O., Iorio C.S., Chikov S., Glushchuk A., Marchuk I., Queeckers P. Liquids-candidates for CIMEX-l experiments on ISS // Manuscript: CIMEX Meeting. Bruxelles, 2009, May 15.

Краткий справочник физико-химических величин / под ред. А.А. Равделя, А.М. Пономаревой. СПб., 1998.

Published
2023-03-28
How to Cite
Makarov E. Gravity’s Impact on Flow Patterns in Liquid-Gas Systems with Mass Transfer Considerations // Izvestiya of Altai State University, 2023, № 1(129). P. 130-134 DOI: 10.14258/izvasu(2023)1-21. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282023%291-21.