Конвективные течения и тепломассообмен при модуляции граничной температуры в пористом прямоугольнике

• Автор: Булгакова, Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Конвективный теплообмен
1.1. Конвекция в полости
1.2. Конвекция в пористой среде
1.3. Конвекция при наличии переменного параметра в системе
1.4. Нелинейные режимы конвекции
ГЛАВА 2. Влияние модуляции градиента температуры на конвективную
устойчивость горизонтального слоя бинарной смеси
2.1. Конвективная устойчивость горизонтального слоя бинарной газовой смеси при модуляции градиента температуры
2.2. Конвективная устойчивость горизонтального слоя вязкой бинарной смеси при низкочастотной модуляции градиента температуры
2.3. Влияние скин-эффекта на конвективную устойчивость бинарной смеси в горизонтальной полости при модуляции граничной температуры
ГЛАВА 3. Влияние модуляции граничных условий на конвективную
устойчивость смеси в пористом прямоугольнике
3.1. Конвективная устойчивость бинарной смеси в пористом прямоугольнике при модуляции градиента температуры
3.2. Конвективная устойчивость трехкомпонентной изотермической смеси в пористом прямоугольнике
при модуляции градиента одной из компонент
ГЛАВА 4. Нелинейные режимы конвекции при модуляции
некоторого параметра гидродинамической системы
4.1. Влияние модуляции градиента температуры на нелинейные режимы конвекции бинарной смеси в пористом прямоугольнике
4.2. Нелинейные режимы конвекции трехкомпонентной изотермической смеси в пористом прямоугольнике при условии модуляции
градиента концентрации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
Одним из видов тепломассообмена является процесс переноса тепла, происходящий в движущихся текучих средах (жидкостях либо газах) и обусловленный совместным действием двух механизмов переноса тепла: собственно конвективного переноса и теплопроводности - конвективный теплообмен. Таким образом, в случае конвективного теплообмена распространение тепла в пространстве осуществляется за счет переноса тепла при перемещении текучей среды из области с более высокой температурой в область с меньшей температурой, а также за счет теплового движения микрочастиц и обмена кинетической энергией между ними. В связи с тем, что для неэлектропроводных сред интенсивность конвективного переноса очень велика по сравнению с теплопроводностью, последняя при ламинарном течении играет роль лишь для переноса тепла в направлении, поперечном течению среды. Роль теплопроводности при конвективном теплообмене более значительна при движении электропроводных сред (например, жидких металлов). В этом случае теплопроводность существенно влияет и на перенос тепла в направлении движения жидкости. Участие теплопроводности в процессах конвективного теплообмена приводит к тому, что на эти процессы оказывают существенное влияние теплофизические свойства среды: коэффициент теплопроводности, теплоемкость, плотность.
Наиболее интересным с точки зрения технических приложений случаем конвективного теплообмена является конвективная теплоотдача, то есть процесс двух конвективных теплообменов, протекающий на границе раздела двух фаз (твердой и жидкой, твердой и газообразной, жидкой и газообразной). При этом задача расчета состоит в нахождении плотности теплового потока на границе раздела фаз, то есть величины, показывающей, какое количество тепла получает или отдает единица поверхности раздела фаз за единицу времени. Помимо указанных выше факторов, влияющих на процесс конвективных течений, плотность теплового потока зависит также от формы и размеров тела, от степени шероховатости поверхности, а также от температур поверхности и теплоотдающей или тепловоспринимающей среды.

свои особенности. Кроме того, решение новых задач представляет интерес и с точки зрения количественных оценок различных величин, что важно для практических приложений.
В [46] исследуется устойчивость плоскопараллельного течения несжимаемой линейно стратифицированной жидкости, заполняющей плоский горизонтальный слой, совершающий гармонические колебания в горизонтальном направлении. Рассмотрение ведется как в.рамках высокочастотного приближения, так и при конечных частотах вибраций в пределе нулевой вязкости, при этом диффузией пренебрегается. Обнаружена многоуровневая неустойчивость течения, сопровождающаяся (в случае вибраций конечной частоты) параметрической неустойчивостью. Характер потери устойчивости подробно исследован численно в зависимости от значений управляющих параметров.
Работа [25] посвящена экспериментальному изучению динамического управления устойчивостью конвективных систем. В качестве модели была выбрана конвективная петля (термосифон) прямоугольной конфигурации, подогреваемая снизу и охлаждаемая сверху. Автоматическое управляющее воздействие с пропорциональной обратной связью осуществлялось отклонением термосифона от вертикального положения. В результате получен эффект динамической стабилизации механического равновесия конвективной системы при надкритическом значении управляющего параметра задачи, когда при отключенном управлении равновесие неустойчиво. Обнаружено, что в области больших значений коэффициента усиления обратной связи стабилизированное квазиравновесие вновь теряет устойчивость и управление генерирует колебательный режим конвективного движения. Изучена зависимость амплитудно-частотных характеристик этого режима от параметров задачи.
В [44] исследуется возникновение конвекции в подогреваемой снизу двухслойной системе горизонтальных слоев чистой жидкости и пористой среды, насыщенной той же жидкостью, под действием вертикальных вибраций. Для описания свободной тепловой конвекции в жидком слое используется приближение Буссинеска, в пористом слое - приближение Дарси-Буссинеска. Рассмотре-