Математическое моделирование течений с испарением в двухслойной системе с теплоизолированной верхней границей
Аннотация
Рассматривается задача о двухслойном течении в бесконечном горизонтальном канале с твердыми непроницаемыми стенками. Верхняя граница системы считается теплоизолированной, на нижней задан продольный градиент температуры. Нижний слой заполнен жидкостью, испаряющейся через термокапиллярную границу раздела, верхний — газо-паровой смесью. Исследуется случай стационарного течения, подвергающегося действию потока газа в верхнем слое и продольного градиента температуры. В газо-паровой смеси учитываются перекрестные эффекты термодиффузии и диффузионной теплопроводности. Математическая модель основывается на приближении Буссинеска уравнений Навье-Стокса, для верхнего слоя также имеет место уравнение диффузии. Построены точные решения специального вида, где только продольная скорость отлична от нуля и зависит от поперечной координаты, а температура и концентрация пара в газе линейно зависят от продольной координаты. Испарение жидкости учитывается с помощью условий баланса масс и переноса тепла. Приведены профили скорости и температуры для систем "жидкость – газ" типа "этанол – воздух" и "HFE7100 – азот". Исследовано явление возникновения возвратных течений вблизи границы раздела сред.
DOI 10.14258/izvasu(2017)4-16
Скачивания
Metrics
Литература
Бирих Р.В. О термокапиллярной конвекции в горизонтальном слое жидкости // ПМТФ. - 1966. - № 3.
Остроумов Г.А. Свободная конвекция в условиях внутренней задачи. — М. ; Л., 1952.
Пухначев В.В. Нестационарные аналоги решения Бириха // Известия Алтайского гос. унта. — 2011. — № 1/2(69).
Goncharova O.N., Kabov O.A., Pukhnachov V.V. Solutions of special type describing the three dimensional thermocapillary flows with an interface // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 2012. — Vol. 55, Issue 4.
Аристов С.Н., Просвиряков Е.Ю. О слоистых течениях плоской свободной конвекции // Нелинейная динамика. — 2013. — № 4.
Шлиомис М.И., Якушин В.И. Конвекция в двухслойной бинарной системе с испарением // Гидродинамика. — 1972. — № 4.
Гончарова О.Н., Резанова Е.В. Пример точного решения станционарной задачи о двухслойных течениях с испарением на границе раздела // ПМТФ. — 2014. — Т. 55, № 2.
Гончарова О.Н., Резанова Е.В., Люлин Ю.В., Кабов О.А. Моделирование двухслойных течений жидкости и газа с учетом испарения // Теплофизика и аэромеханика.— 2015. — Т. 22, № 5.
Резанова Е.В., Шефер И.А. О влиянии тепловой нагрузки на характеристики течения с испарением // СибЖИМ.— 2017. — № 2(70).
Bekezhanova V.B. Three-dimensional disturbances of a plane-parallel two-layer flow of a viscous, heat-conducting fluid //Fluid Dynamics. — 2012. — Vol. 47, №6.
Андреев В.К., Бекежанова В.Б. Устойчивость неизотермических жидкостей. — Красноярск, 2010.
Андреев В.К., Гапоненко Ю.А., Гончарова О.Н., Пухначев В.В. Современные математические модели конвекции. — М., 2008.
Пригожин И. Химическая термодинамика. — Новосибирск, 1966.
Ghezzehei T.A., Trautz R.C., Finsterle S. et al. Modeling coupled evaporation and seepage in ventilated cavities // Vadoze Zone J.— 2004. — Vol. 3, № 3.
Равдель А.А., Пономарева А.М. Краткий справочник физико-химических величин. — СПб., 1998.
Tuma P.E. Using segregated HFEs as heat transfer fluids — avoiding problems in system design // Chemical Processing. — 2001.
Copyright (c) 2017 Д.В. Дягель, Е.В. Резанова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
