Характеристики двухслойного течения с испарением в плоском канале при нагреве снизу

Abstract

Исследуются особенности конвективных режимов, возникающих в двухслойной системе в условиях фазового перехода. Математическая модель для описания испарительной конвекции в бесконечном горизонтальном канале основана на аппроксимации Обербека — Буссинеска уравнений Навье — Стокса и соотношениях на термокапиллярной границе раздела. Точное решение определяющих уравнений — аналог решения Остроумова — Бириха — имеет групповую природу и позволяет учесть одновременное наличие горизонтального и вертикального градиентов температуры и влияние термодиффузионных эффектов (прямого и обратного) в парогазовой смеси и на межфазной границе. Описаны тепловая и топологическая структуры совместных течений испаряющейся жидкости и смеси ее паров с инертным газом, изучены характеристики паросодержания в верхнем слое. В работе приведены новые результаты по исследованию устойчивости изучаемого точного решения уравнений конвекции. Представлены типичные формы возникающих характеристических возмущений в условиях равных продольных температурных градиентов на внешних стенках канала и ненулевого поперечного перепада температуры. Описаны определяющие механизмы, отвечающие за формирование каждого типа структур. DOI 10.14258/izvasu(2018)4-10

Keywords

• конвективные течения
• испарение
• точные решения
• устойчивость
• спектр характеристических возмущений