ЭЛЕМЕНТАРНАЯ КОНВЕКТИВНАЯ ЯЧЕЙКА В СЛОЕ НЕСЖИМАЕМОЙ, ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ И ЕЁ ПАРАМЕТРЫ

image_print

DOI:   https://doi.org/10.15407/pmach2016.03.027

Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (Print), 2411-0779 (Online)
Выпуск Том 19, № 3, 2016 (Сентябрь)
Страницы 27–36

 

Авторы

Л. С. Бозбей, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины (61108, Украина, г. Харьков, ул. Академическая, 1), e-mail: bozbiei@kipt.kharkov.ua

А. О. Костиков, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина (61022, Украина, г. Харьков, площадь Свободы, 4), e-mail: kostikov@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-6076-1942

В. И. Ткаченко, Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины (61108, Украина, г. Харьков, ул. Академическая, 1), Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина (61022, Украина, г. Харьков, площадь Свободы, 4), Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина (61022, Украина, г. Харьков, площадь Свободы, 4), e-mail: tkachenko@kipt.kharkov.ua, ORCID: 0000-0002-1108-5842

 

Аннотация

Рассмотрен принцип формирования конвективных структур в слое вязкой, несжимаемой жидкости при равномерном подогреве снизу. Предложен и реализован энергетический принцип использования элементарной конвективной ячейки цилиндрической формы Определены ее параметры, а также теплофизические свойства. Проведены экспериментальные исследования теплофизических свойств элементарной конвективной ячейки, а также выполнена численная обработка данных.

 

Ключевые слова: элементарная конвективная ячейка, свободные границы, конвективные процессы, теплоперенос, температурный градиент.

 

Литература

  1. Benard, H. Les tourbillons cellulaires dans une nappe liquide. Description générale des phénomènes / H.Benard // Revue générale des Sciences pures et appliquées. – 1900. – Vol. 11, № 24. – P. 1261–1271.
  2. Benard,  H. Les tourbillons cellulaires dans une nappe liquide. Procédés mécaniques et optiques d’examen lois numériques des phénomènes / H.Benard // Revue générale des Sciences pures et appliquées. – 1900. – Vol. 11, № 24. – P. 1309–1328.
  3. Strutt, J. W. (Lord Raylеigh). On convection currents in a horizontal layer of fluid when the higher temperature is on the under side / J. W.  Strutt (Lord Raylеigh) // Phil. Mag. – 1916. – Vol. 32. – P. 529–546.  https://doi.org/10.1080/14786441608635602
  4. Thomson, J.  On a changing tesselated structure in certain liquid / J. Thomson // Proc. Glasgow Philos. Soc. – 1882. – Vol. 13. – P. 464–468.
  5. http://www.ivanov-portal.ru/astron/30.htm
  6. Шишкин, Н.С. Образование ячеистых структур в слоях жидкости или газа / Н. С. Шишкин // Усп. физ. наук. – 1991. – Т. 31, № 4. – С. 462–490.
  7. http://lifeglobe.net/blogs/details?id=860
  8. http://p-i-f.dreamwidth.org/351593.html
  9. A model for sorted patterned-ground regularity / R. J. Ray, W. B. Krantz, T. N. Caine and R. D. Gunn // J. Glaciology. – 1983. – Vol. 29, №. 102. – P.  317–337. https://doi.org/10.1017/S0022143000008376
  10. Рычкова, Е. В. Численная модель тепловой конвекции в верхней мантии Земли под литосферой континентов / Е. В. Рычкова, С. А. Тычков // Вычисл. технологии. – 1997. – Т. 2, №  5. – С. 66–81.
  11. http://en.wikipedia.org/wiki/Supergranulation
  12. Пикельнер, С. Б. Динамика солнечной атмосферы / С. Б. Пикельнер // Усп. физ. наук. – 1966. – Т. 88, – №  3. – С. 505–523. https://doi.org/10.3367/UFNr.0088.196603f.0505
  13. http://opensky.library.ucar.edu/ collections/SOARS-000-000-000-268 .
  14. Rieuton, M. The Sun’s Supergranulation / M. Rieuton, F. Rincon // Living Rev. Solar Phys. – 2010. – Vol. 7, № 2. – P. 84. https://doi.org/10.12942/lrsp-2010-2
  15. Гершуни, Г. З. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости / Г. З. Гершуни, Е. М. Жуховицкий. – М.: Наука, 1972. – 393 c.
  16. Chandrasekhar, S.  Hydrodynamic and hydromagnetic stability / S. Chandrasekhar. – Oxford: University Press, 1970. – 657 p.
  17. Гетлинг, А. В. Формирование пространственных структур конвекции Рэлея–Бенара / А. В. Гетлинг // Усп. физ. наук. – 1991. – Т. 161, № 9. – С. 1–80. https://doi.org/10.3367/UFNr.0161.199109a.0001
  18. Бозбей, Л. С. Элементарная конвективная ячейка в слое несжимаемой, вязкой жидкости / Л. С. Бозбей // Современные проблемы машиностроения: Тез. докл. конф. молодых ученых и специалистов ИПМаш НАН Украины. – Харьков, ноябрь 2013 г. – С. 29.
  19. Бозбей, Л. С. Элементарная конвективная ячейка и ее теплофизические свойства // Л. С. Бозбей, А. О. Кости­ков, В. И. Ткаченко // Физико-технические проблемы энергетики и пути их решения 2014 (ФТП ЭПР-2014): Материалы науч.-техн. конф. – Харьков, 25–26 июня 2014г. – ХНУ им. В.Н. Каразина, 2014. – С.  6.
  20. Неклюдов,И.М. Описание ленгмюровских циркуляций упорядоченным набором конвективных кубических ячеек / И. М. Неклюдов, Б. В. Борц, В. И. Ткаченко // Прикл. гидромеханика. – 2012. – Т. 14 (86), № 2. – С. 29–40.
  21. Ван-Дейк, М.  Атлас течения жидкости и газов / М. Ван-Дейк. – М.: Мир, 1986. – 184 с.
  22. Koschmieder, E. L. Bénard Cells and Taylor Vortices: monograph on mechanics / E. L. Koschmieder. – Cambridge etc., Cambridge University Press,  1993. – 337 p. https://doi.org/10.1002/zamm.19940741005
  23. Эйдельман, Е. Д. Влияние толщины слоя жидкости на соотношение размеров ячейки конвекции / Е.Д. Эйдельман // Журн. техн. физики. –1996. – Т. 68, №  11 – С. 7–11.
  24. Eckert, K. Square cells in surface-tension-driven Beґnard convection: experiment and theory / K. Eckert, M. Bestehorn, A.  E. Thess // J. Fluid Mech. – 1998. – Vol. 356. – Р. 155–197. https://doi.org/10.1017/S0022112097007842
  25. Experimental study of liquid movement in free elementary convective cells / L. S. Bozbei, B. V. Borts, U. G. Kazarinov et al. // Energetika. – 2015. – Vol. 61, № 2. – P. 45–56. https://doi.org/10.6001/energetika.v61i2.3132
  26. Royal Society Mathematical Tables. Vol. 7. Bessel functions. – Cambridge: University Press, 1960. – 140 p.
  27. Zierep, J. Über rotationssymmetrische Zellularkonvektionsströmungen / J. Zierep // Z. Agev. Mah. Mech. – 1958. – Bd. 39, № 7/8. – P. 329–333. https://doi.org/10.1002/zamm.19580380746
  28. Zierep, J. Eine rotationssymmetrische Zellularkonvektionsstromung / J. Zierep // Beitr. Phys. Atmos. – 1958. – Vol. 30. – P. 215–222.
  29. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. – М.: Наука, 1968. – 720 с.

 

Поступила в редакцию: 01 августа 2016 г.

Принята в печать