Исследование неустойчивости в электрохимических системах в условиях предельного тока при естественной конвекции

• Автор: Бограчев, Даниил Александрович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

Архимедовы силы.

Устойчивость неподвижной жидкости.

Устойчивость естественноконвективных течений жидкости

Устойчивость смешанных течений жидкости. .

Численное моделирование.

Заключение и задачи исследований

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ.

АРХИМЕДОВЫ СИЛЫ
1.1. Система уравнений естественной конвекции в электрохимических системах
1.2. Метод определения массовых коэффициентов веществ и ионов.
1.3. Исследование влияния состава многокомпонентного электролита
на архимедову силу.
1.4. Система уравнений естественной конвекции для системы йодйодид с исключенным миграционным членом
1.5. Заключение и выводы
ГЛАВА И. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНВЕКТИВНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ
НЕПОДВИЖНОЙ ЖИДКОСТИ ПРИ БОЛЬШИХ ЧИСЛАХ РЭЛЕЯ
.1. Критическое время возникновения конвекции.
Сложности теоретического анализа
.2. Постановка и решение невозмущенной задачи.
Н.З. Исследование устойчивости относительно малых возмущений.
Определение критического времени возникновения конвекции
.4. Заключения и выводы.
ГЛАВА III. УСТОЙЧИВОСТЬ ЕСТЕСТВЕННОКОНВЕКТИВНОГО
ТЕЧЕНИЯ МЕЖДУ ВЕРТИКАЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ.
III. 1. Исследование невозмущенного течения.
1.2. Постановка задачи устойчивости. Уравнения для малых возмущений.
1.3. Постановка и решение вспомогательных задач.
1.4. Анализ устойчивости для малых возмущений методом Галеркина
1.5. Заключение и выводы
ГЛАВА IV. УСТОЙЧИВОСТЬ ВЫНУЖДЕННОГО КОНВЕКТИВНОГО
ТЕЧЕНИЯ МЕЖДУ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
В УСЛОВИЯХ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ
IV. 1. Исследование невозмущенного течения
IV.2. Постановка задачи устойчивости. Уравнения для малых
возмущений
IV.3. Анализ устойчивости для малых возмущений методом
Галеркина
IV.4. Заключение и выводы
ГЛАВА V. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ
КОНВЕКЦИИ В УСЛОВИЯХ ПРЕДЕЛЬНОГО ТОКА
V.. Численное моделирование не стационарной конвекции.
V.2. Численное моделирование стационарной конвекции
V.3. Заключение и выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Поэтому именно они считаются отправной точкой в формировании современных взглядов на конвекцию как на явление, связанное с важным классом гидродинамических неустойчивостей. Пеллью и Саусвеллом 9, был подробно рассмотрен в первой монографии на тему конвективной неустойчивости Чандрасекаром . Рис. Л.1. Схема науки о конвекции. Естественная конвекция это конвекция, начинающаяся при любых сколь угодно малых силах плавучести такая конвекция наблюдается в электрохимии, например, на вертикальных электродах, конвективная неустойчивость неподвижной жидкости, которая наблюдается только при значении сил плавучести, большем некоторого значения, для каждой системы, разумеется, своего эта конвекция встречается при строго горизонтальном положении электрода. При конвективной неустойчивости сложных систем также могут наблюдаться внутренние колебания и волны , некоторые исследователи выделяют такой тип конвекции в особую группу. Вынужденная конвекция движение жидкости, вызванное внешними силами. При вынужденной конвекции скорость жидкости или газа считается заданной т. Теория рапнсгв частых проинодных. Разлитые асшгтгошчссклс методы. Рис. Л.2. Другой вариант схемы науки о конвекции1. Такая классификация представляет собой иерархическую структуру, на каждом следующем этапе которой используются методы и результаты предыдущих этапов. Область, изучаемая данной работой, относится ко второму уровню иерархии линейной конвективной устойчивости и лишь немного касается соседних областей рис. Л.2. В этой схеме везде можно слово конвекция заменить на слово гидродинамика. I. Устойчивость неподвижной жидкости , . Горизонтальный слой. Столб жидкости. Полость. II. Устойчивость вынужденной конвекции , . Течения Пуазейля. Течения Куэтта. Обтекания полубесконечной пластины. III. Устойчивость естественно конвективного течения , , . Около вертикальной пластины. Между двух вертикальных пластин. Между двух горизонтальных пластин конвекция Рэлея Бенара. Наклонные системы. IV. Устойчивость смешанной конвекции вынужденной и естественной , , , . Естественная конвекция в горизонтальном слое с вынужденным продольным течением Пуазейля или Куэтта. Смешенное естественно конвективное движение с вынужденной конвекцией. Кроме того, на естественную конвекцию могут оказывать влияние дополнительные факторы пористые среды, электромагнитные поля, поверхностные силы, силы инерции , , . Задачи группы II не относятся непосредственно к теме диссертации, поэтому в работе они подробно рассматриваться не будут. III группа и в горизонтальном слое с вынужденным течением Пуазейля IV группа. Далее в этом разделе будет проведен анализ задачи определения архимедовых сил в многокомпонентных электрохимических системах и обзор работ по исследованию конвективной неустойчивости. Архимедовы силы возникают в результате изменения плотности жидкости или газа, которые находятся в гравитационном поле. Такое изменение может быть вызвано неоднородным нагревом или неоднородным распределением концентрации. Вообщето в физикохимической гидродинамике одинаково важны обе эти причины изменения плотности, но мы в данной работе будем учитывать только зависимость плотности от концентрации. Плотность архимедовых сил плавучести Гй определяется как произведение напряженности гравитационного поля на локальное изменение плотности раствора Ар Гг дДр. Вычисление архимедовых сил в электрохимии рассмотрено в 1. Как уже говорилось выше, естественная конвекция возникает при сколь угодно малой величине сил плавучести и наблюдается, например, у вертикального или наклонного электродов. Действие сил плавучести вызывает гидродинамическое течение в межэлектродном пространстве, изменяющее скорость электрохимических реакций, протекающих в диффузионном режиме, а также распределение плотности тока по поверхности электрода. Поэтому естественная конвекция важна для многих электрохимических процессов, например, для осаждения металлов при электрохимическом рафинировании, для анодного растворения металлов при электрохимическом полировании. В случае горизонтально расположенных электродов гидродинамическое течение возникает только при условии, когда превышает некоторое критическое значение.