| В.А. Демин, К.Г. Костарев, А.И. Мизев, Е.А. Мошева, Е.А. Попов. О конвективной неустойчивости встречных потоков двух взаиморастворимых жидкостей. Нелинейная динамика, 2014, т.10, №2, с. 195-208 | ||||||
- Демин Виталий
Анатольевич - Костарев Константин
Геннадьевич - Мизев Алексей
Иванович - Мошева Елена
Александровна - Попов Евгений
Андреевич
Аннотация
Проведено численное трехмерное моделирование процесса замещения легкой жидкости тяжелой в тонком изотермическом горизонтальном слое конечных размеров. Процесс взаимного вытеснения жидкостей порождается начальным неравновесным ступенчатым распределением по плотности и описывается с учетом эффекта взаимной растворимости сред. Проанализированы условия возникновения концентрационной конвекции, возникающей в областях с неустойчивой стратификацией вблизи границы раздела между встречными потоками. Приведены результаты расчета скорости движения фронтов вытеснения в зависимости от разности плотностей жидкостей в отсутствие и при наличии в течении вторичных спиральных валов. Выполнен детальный расчет вторичных конвективных структур на разных стадиях процесса. Выявлено согласие результатов численного моделирования с полученными ранее экспериментальными данными.
Ключевые слова: взаиморастворимые жидкости, неустойчивая стратификация, концентрационная конвекция, прямое трехмерное численное моделирование.
V.A. Demin, K.G. Kostarev, A.I. Mizev, E.A. Mosheva, E.A. Popov. On convective instability of the counter propagating fluxes of inter-soluble liquids. Rus. J. Nonlin. Dyn., 2014, V.10, №2, p. 195-208
Abstract
Direct 3D numerical modeling of the displacement process of a light liquid by a heavy one in a thin isothermal horizontal layer of finite length has been carried out. Initial non-equilibrium step distribution of liquids density generates convective process in this inhomogeneous system. The effect of liquids miscibility is taken into account over the calculation. The conditions of convection excitation in the regions with unstable stratification near the interface between counter propagating fluxes of liquids have been analyzed. The calculation results of concentration fronts velocity in dependence on densities difference are received in the presence and in the absence of the secondary spiral rollers in a flow. The evolution of secondary convective structures has been simulated in details at various stages of the process. The results of numerical modeling confirm previous experimental data.
Keywords: inter-soluble liquids, unstable stratification, convective miscibility, direct 3D numerical modeling.
|
