Структуры и устойчивость конвективных течений в чистых жидкостях и многокомпонентных смесях с эффектом термодиффузии

• Автор: Рыжков, Илья Игоревич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 355 с. : 35 ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Измерение коэффициентов диффузии и термодиффузии

1.2 Конвективная устойчивость смесей

1.3 Вибрационная конвекция

1.4 Теплообмен в условиях вынужденной конвекции

1.5 Групповой анализ уравнений конвекции

Глава 2. Термодиффузия в смесях

2.1 Бинарные смеси

2.1.1 Общие сведения

2.1.2 Уравнения движения
2.1.3 Пример смеси этанол-вода
2.2 Многокомпонентные смеси
2.2.1 Теоретическое описание
2.2.2 Уравнения движения
2.2.3 Пример тройной смеси
Глава 3. Групповой анализ уравнений движения смесей
3.1 Модель конвекции бинарной смеси
3.1.1 Групповые свойства
3.1.2 Преобразования эквивалентности
3.1.3 Структура допускаемой алгебры операторов
3.1.4 Оптимальные системы подалгебр

3.2 Модель конвекции бинарной смеси в плоском случае
3.2.1 Групповая классификация
3.2.2 Структура допускаемой алгебры операторов
3.2.3 Оптимальные системы подалгебр
3.3 Уравнения движения многокомпонентной смеси
3.3.1 Групповые свойства
3.3.2 Исключение коэффициентов перекрестной диффузии
3.4 Модель вибрационной конвекции бинарной смеси
3.4.1 Уравнения движения смеси в вибрационном поле
3.4.2 Групповые свойства
Глава 4. Конвективная устойчивость
многокомпонентных смесей
4.1 Устойчивость механического равновесия
в плоском слое
4.1.1 Постановка задачи
4.1.2 Принцип монотонности возмущений
4.1.3 Решение для свободных проницаемых границ
4.1.4 Решение для твердых непроницаемых границ
4.1.5 Бинарные смеси
4.1.6 Тройные смеси
4.1.7 Пример тройной смеси
4.2 Устойчивость конвективного движения
в вертикальном слое
4.2.1 Постановка задачи
4.2.2 Решение для длинноволновых возмущений
4.2.3 Бинарная смесь
4.2.4 Многокомпонентная смесь
4.2.5 Механизм неустойчивости
4.2.6 Длинноволновая неустойчивость в тройной смеси

Глава 5. Разделение смесей в термодиффузионной колонне
5.1 Разделение многокомпонентной смеси
в плоской колонне
5.1.1 Постановка задачи
5.1.2 Построение решения
5.1.3 Анализ решения
5.1.4 Влияние зависимости плотности от концентрации
5.1.5 О диффузии в вертикальном направлении колонны
5.1.6 Пример тройной смеси
5.2 Устойчивость конвективного движения в колонне
5.2.1 Линеаризованная задача
5.2.2 Бинарные смеси
5.2.3 Тройные смеси
5.2.4 Поперечные возмущения
5.2.5 Пример тройной смеси
5.3 Влияние высокочастотной вибрации
на разделение смеси
5.3.1 Постановка задачи
5.3.2 Построение решения
5.3.3 Влияние вибрации на разделение смеси в колонне
Глава 6. Термодиффузия в условиях вынужденной конвекции
6.1 Вынужденная конвекция многокомпонентной
смеси в круглой трубе
6.1.1 Постановка задачи
6.1.2 Многокомпонентная смесь с эффектами Соре и Дюфора
6.1.3 Многокомпонентная смесь с эффектом Соре
6.1.4 Случай равенства теплового и
концентрационного чисел Пекле
6.1.5 Тепломассообмен при малых числах Пекле
6.1.6 Влияние эффекта Дюфора

Глава
Обзор литературы
1.1 Измерение коэффициентов диффузии и термодиффузии
Описание и предсказание процессов переноса тепла и массы в смесях требует знания их теплофизических свойств. Последние могут зависеть как от температуры, так и от состава смеси. Если в рассматриваемом процессе существенен перенос массы под действием градиента температуры (эффект Соре), то для определения его направления и интенсивности необходимо знать коэффициенты диффузии и термодиффузии, см. (0.1), (0.2). В данном параграфе дается обзор методов измерения этих коэффициентов и экспериментальных результатов. Основное внимание уделено жидким смесям.
Для измерения коэффициентов диффузии в смесях в настоящее время используются различные подходы. В методе диафрагменной ячейки [98] два образца бинарной смеси с различными концентрациями компонентов помещаются в два резервуара, разделенных пористой мембраной. Диффузия через мембрану приводит к изменению состава смеси в резервуарах. Измерение концентраций через определенное время после начала эксперимента позволяет определить коэффициент диффузии. Метод голографической интерферометрии [99] основан на зависимости показателя преломления лазерного луча от концентрации смеси. Образцы исследуемой смеси с различным составом приводятся в контакт в диффузионной ячейке. Граница между ними постепенно размывается благодаря диффузии. Градиент концентрации приводит к неоднородному распределению показателя преломления пучка лазерных лу-