Влияние вибрационно-акустических воздействий на конвективные течения

• Автор: Скуридин, Роберт Владиславович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 140 с. : ил.

1. Введение. Обзор литературы
1.1 Адвективные течения
1.2 Течения и массообмен в жидкой зоне
1.3 Устойчивость термокапиилярного течения в жидкой зоне
1.4 Актуальность, научная новизна и практическая ценность работы, достоверность
результатов
1.5 Содержание диссертации
2. Устойчивость адвективного течения в горизонтальном канале
2.1. Основное состояние
2.2. Устойчивость адвективного течения
2.3. Численные результаты
2.3.1.Случай Рг
2.3.2. Малые числа Праидтля. Гидродинамическая мода
2.3.3.Спиральная колебательная мода
2.3.4. Монотонная спиральная мода
2.4. Обсуждение результатов
3. Влияние акустической волны на адвективное течение в горизонтальном канате и его устойчивость
3.1. Введение
3.2. Влияние акустической волны на стационарное адвективное течение
3.3. Влияние акустической волны на устойчивость адвективного течения
3.3.1 Канал кватратного сечения. Малые числа Праидтля
3.3.2 Канал относительной ширины
3.4. Заключение
4. Пульсационные и осреднснныс течения в осесимметричном изотермическом жидком мостике при наличии высокочастотных вибраций
4.1. Уравнения движения
4.2. Генерация сетки
4.3. Вид уравнений движения в криволинейных координатах
4.4. Численный метод
4.5. Численные результаты
5. Численное моделирование течений и тепломассоперсноса при выращивании кристаллов по методу плавающей зоны
5.1. Введение
5.2. Постановка затачи. Определяющие уравнения и граничные условия

5.2.1. У равнения движет шя
. 5.2.2. Граничные условия для осредненных полей
5.2.3 Граничные условия для пульсанионных полей
* т 5.2.4. Постановка задачи в цилиндрических координатах
5.3. Метод решения
5.4. Численные результаты
5.4.1. Случай высоких частот
5.4.2. Моделирование распределения примеси
6. Влияние вибраций на течения и теплонерснос в жидкой зоне с недеформируемой
свободной поверхностью в условиях невесомости
6.1. Постановка задачи
6.1.1. Уравнения движения
6.1.2. Граничные условия для осредненных полей
6.1.3. Граничные условия для пульсациоппых полей
6.2. Получение основного состояния
6.3. Влияние вибраций па основное течение
6.4. Анализ линейной устойчивости
6.5. Тестовые расчеты
6.6. Влияние вибраций на устойчивость основного течения
6.7. Влияние числа Праидтля
6.8. Выводы
Заключение
Список литературы
1. Введение. Обзор литературы
В неравномерно нафетой жидкости возникает пространственная неоднородность плотности. В поле тяжести, если градиент температуры не вертикален, это ведет к возникновению конвективного течения. При росте градиента температуры это течение может потерять устойчивость, и возникает конвективное движение жидкости другой структуры. Оно также может потерять устойчивость при дальнейшем увеличении разности температур. Достаточно подробно состояние проблемы устойчивости конвект ивных течений изложено в книгах Г.З. Гершуни, Е.М. Жуховицкого и Л.Л. Непомнящего [11-12).
По сравнению с устойчивостью изотермических течений, в случае конвективной устойчивости существуют дополнительные механизмы неустойчивости. Спектр возмущений разнообразнее, так как наряду с гидродинамическими в нем присутствуют тепловые возмущения. Возможно взаимодействие гидродинамических мод, в результате чего возникает сложная картина кризиса конвективного течения.
Существуют три механизма конвективной неустойчивости. Первый механизм имеет место и в классических гидродинамических задачах. Он связан с передачей энергии основного течения возмущениям. В случае конвективных течений, образуемых встречными потоками, этот механизм имеет свои особенности. Вязкие вихри формируются на границе потоков при сравнительно небольших скоростях. В случае отсутствия встречных потоков гидродинамическая мода неустойчивости в конвективных течениях имеет вязкую природу и развивается при больших скоростях, как и в чисто гидродинамических задачах.
Второй механизм неустойчивости (рэлеевского типа) действует в условиях наличия вертикальной разности температур в слоях с потенциально неустойчивой вертикальной стратификацией, возникающей в результате подогрева или создающейся структурой течения, например при адвективном течении в горизонтальном слое или в наклонных слоях.
Третий, свойственный именно конвекции, механизм неустойчивости, обусловлен тепловыми волнами, являющимися следствием взаимодействия нестационарных тепловых и гидродинамических возмущений.
1.1 Адвективные течения
Задача о тепловой фавитационной конвекции при наличии горизонтальною градиента температуры интенсивно изучалась в последние годы. Такого рода течения возникают в ряде технологических процессов и г еофизических явлений. К ггим относятся, в частности, атмосферная циркуляция Хэдли, некоторые типы движений в океане, коре и
400000

360000
Ог320000
280000
240000

400 „

1000
Рис. 3.3. Критические числа Грасгофа в зависимости от числа Рейнольдса при /= 1, Рг = 0.001. Гидродинамическая мода.

-0.40 -0.20 0.00 0.20 0
Ь)