The Impact of Geometrical Parameters on Two-Layer Flow Patterns with Evaporation in an Inclined Channel

УДК 519.688

  • E.E. Makarov Altai State University (Barnaul, Russia); Institute of Computational Modelling SB RAS (Krasnoyarsk, Russia) Email: evgeniimakarov1995@gmail.com
Keywords: two-layer system, inclined channel, convection, evaporation, closed flow

Abstract

The paper focuses on studying two-layer stationary convective flows of liquid and the accompanying flows of gas and vapor in inclined layers, taking into consideration the effects of heat and mass transfer. The thermocapillary boundary condition is assumed to be non-deformable. Mathematical modeling of two-layer flows in an infinite channel with solid impermeable walls is based on the exact solutions of a special form of differential convective equations. The effects of thermal diffusion and diffusive thermal conductivity are considered in the upper layer of the system. The vapor in the gas is assumed to be an admixture that does not affect the properties of the gas. The flow is studied when the vapor concentration function meets the condition of zero flux on the upper wall of the channel. The influence of the layer thicknesses on the flow topology is studied using the exemplary “benzine — air” system. The author’s programming code helps produce the data set for plotting the profiles of longitudinal velocity and concentration distributions of temperature and vapor for layers with different thicknesses. At the same time, all the other parameters of the system remain fixed. The results presented in the paper are obtained for the case when the closure condition for liquid flow is fulfilled, and at a given value of the gas flow rate. It is shown that a change in the thickness of the layer leads to both quantitative and qualitative changes in the characteristics of the flow process.

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

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

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

Makarov Е.Е. Modeling of Stationary Flows of a Liquid-Gas System in an Inclined Channel Subject to Evaporation. J. Sib. Fed. Univ. Math. Phys., 2023. № 16(1). EDN: RPCLDC

Goncharova O.N., Hennenberg М., Rczanova E.V., Kabov O.A. Modeling of the convective fluid flows with evaporation in the two-layer systems / / Interfacial Phenomena and Heat Transfer. 2013. Vol. 1. № 3. Doi: 10.1615/InterfacPhenomHeatTransfer.vl.i4.20

Ласковец E.B. Изучение влияния геометрических параметров системы на характер трехслойных течений в горизонтальном канале // Известия Алт. гос. ун-та. 2023. № 1 (129) Doi: 10.14258/izvasu(2023)l-20

Shefer I.A. Influence of the transverse temperature drop on the stability of two-layer fluid flows with evaporation Fluid. 2019. Dyn 54. Doi: 10.1134/S0015462819040098

Шефер И.А. Влияние геометрии системы на устойчивость течения испаряющейся жидкости // Прикладная математика и механика. 2018. № 2

Liu R., Liu Q. Linear stability analysis of convection in two-layer system with an evaporating vapor-liquid interface // Acta Mechanica. 2006. Sinica 22. Doi: 10.1007/sl0409-006-0106-6

Xu G.-F., Liu Q.-S, Qin J., Zhu Z.-Q. Instability in two-sided thermocapillary-buoyancy convection with interfacial phase change // Chinese Physics Letters. 2020. № 1 (37). Doi: 10.1088/0256307Х/37/1/014701

Гебхарт Б., Джалурия Й., Махаджан P., Саммакия Б. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен. В 2-х книгах, кн. 1. М., 1991.

Lyulin Yu.V., Kabov O.A. Evaporative onvection in a horizontal liquid layer under shear stress gas flow // Int. J. Heat Mass Transfer. 2014. № 70. Doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.11.039

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

Бирих Р.В. 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 гос. ун-та. Сер. Гидродинамика : сб. трудов. 1972. № 4.

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

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). Doi: 10.7868/S0040364417060072

Бекежанова В.Б., Гончарова О.Н., Овчарова А.С. Моделирование конвекции в двухфазной системе в условиях диффузионного испарения в замкнутой области // ПМТФ. 2023. Doi: 10.15372/PMTF202215141

Published
2023-09-14
How to Cite
Makarov E. The Impact of Geometrical Parameters on Two-Layer Flow Patterns with Evaporation in an Inclined Channel // Izvestiya of Altai State University, 2023, № 4(132). P. 68-72 DOI: 10.14258/izvasu(2023)4-10. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282023%294-10.