Эффекты тепломассопереноса при локальном нагреве межфазной поверхности жидкость-газ

• Автор: Федорец, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 267 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ПРОЦЕССЫ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА НА

МЕЖФАЗНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТЬ-ГАЗ

1 Л. Эффекты Марангони (краткий исторический обзор)

1.2. Виды конвективного течения на поверхности раздела фаз

1.3. Математические модели задач со свободной границей

1.4. Граничные условия в задачах с межфазными поверхностями

1.5. Устойчивость конвективных течений

1.6. Влияние адсорбированных пленок на движение жидкости

1.7. Фотоиндуцированный термокапиллярный эффект
1.7.1. Поле температур
1.7.2. Поле скоростей термокапиллярного вихря
1.7.3. Термокапиллярное углубление
1.7.4. Термокапиллярный отклик
ГЛАВА II. ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ И РЕЛАКСАЦИИ
ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОГО УГЛУБЛЕНИЯ И ОТКЛИКА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Индуцирующий лазерный пучок
2.3. Пробный лазерный пучок
2.4. Фотоабсорбционный метод измерения глубины термокапиллярной деформации слоя
2.4.1. Процедура измерения

2.4.2. Анализ эволюционных зависимостей
2.5. Динамика развития и релаксации
термокапиллярного отклика
2.5.1. Экспериментальные результаты
2.5.2. Анализ процессов развития и релаксации
ТК углубления
2.6. ФТК эффект при клиновидном слое жидкости
2.7. Влияние на ФТК эффект энергетических параметров индуцирующего лазерного пучка
2.8. Термокапиллярный эффект в жидком слое, стекающем по наклонной плоскости
2.9. Рекомендации по приборной реализации
метода фотеконскопии
ГЛАВА III КОНЦЕПЦИЯ И ПРИБОРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
МЕТОДА ФОТЕКОНСКОПИИ
3.1. Фотеконскопия: физические основы и принцип измерения
3.2. Математическая модель осесимметричного термокапиллярного течения
3.3. Приборная реализация метода фотеконскопии
3.3.1. Компоновка прибора «Фотекон-02»
3.3.2. Стандартные электронные комплектующие
3.3.3. Материал и конструкция измерительной кюветы
3.3.4. Система термостатирования и генерации
тепловых импульсов
3.3.5. Система регистрации и обработки изображения термокапиллярного отклика
3.4. Процедура измерения
3.4.1 .Термостатирование пробы

3.4.2. Влияние вариаций толщины слоя жидкости
3.5. Корреляция параметров фотеконограмм
со свойствами жидкости
3.5.1. Физические свойства жидкостей
3.5.2. Процедура регистрации фотеконограмм
3.5.3. Анализ корреляционных зависимостей
3.6. Классификация задач фотеконскопии
3.6.1. Экспресс-идентификация жидкостей
(на примере нефти)
3.6.2. Способ выявления метилового спирта в
жидкостях для стеклоомывателей -
3.6.3. Контроль концентрации примесей ароматических углеводородов в триэтиленгликоле
3.6.4. Контроль показателей качества дизельного топлива
и мазута
3.7. Перспективы развития метода фотеконскопии
ГЛАВА IV. ДИССИПАТИВНАЯ СТРУКТУРА
«КАПЕЛЬНЫЙ КЛАСТЕР»
4.1. Первое наблюдение нового явления
4.2. Условия, необходимые для формирования
капельного кластера
4.3. Экспериментальная установка
4.4. Стандартные условия эксперимента
4.5. Тепловое поле в области генерации капельного кластера
4.5.1. Распределение температуры на поверхности
слоя жидкости
4.5.2. Распределение температуры в газовой среде,
окружающей капельный кластер

T,+T,=const' (1-45)
В частности, если вся поверхность свободна (например, если рассматривается капля, настолько маленькая, что влиянием на нее силы тяжести можно пренебречь), то условие (1.45) означает, что поверхность должна иметь шарообразную форму.
В применении к равновесию тонких пленок жидкости, закрепленных на твердой рамке, константа в условии (1.45) должна равняться нулю. Действительно, сумма 1/i?/ + /R2 должна быть одинаковой вдоль всей свободной поверхности пленки, и в то же время на двух своих сторонах она должна иметь противоположный знак, поскольку если одна сторона выпукла, то другая вогнута с теми же радиусами кривизны, которые теперь должны считаться отрицательными. Отсюда следует условие равновесия тонкой пленки:
i+i-0' <Ы6>
Рассмотрим теперь условие равновесия свободной- поверхности несжимаемой жидкости, находящейся в поле тяжести. Пусть второй средой является атмосфера, давление которой на всей поверхности раздела можно считать постоянным. Тогда рг = const, а давление в жидкости равно р = const - pgz (координата z отсчитывается вертикально вверх). Таким образом, условие равновесия приобретает вид:
1 1 pg
— н н z^const (1.47)
Д, R2 а v ’
Иногда для определения равновесной формы поверхности жидкости удобнее непосредственно решить вариационную задачу о минимуме полной свободной энергии. Внутренняя свободная энергия жидкости зависит только от объема. От формы поверхности зависит поверхностная свободная энергия, равная JcrdS, а также энергия во внешнем поле (в поле тяжести), равная pg^zdV. Таким образом, условие равновесия можно записать в виде:
er Jcfö' + pg jzdV = min, (1-48)