ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СВОБОДНОЙ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ КОНВЕКТИВНОЙ ЯЧЕЙКИ

image_print

DOI:   https://doi.org/10.15407/pmach2016.04.025

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, № 4, 2016 (Декабрь)
Страницы 25–35

 

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

Н. М. Курская, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10)

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

Экспериментально исследованы геометрические размеры и скорость массопереноса элементарной конвективной ячейки. Результаты исследования адекватно описываются теоретической моделью элементарной конвективной ячейки. Показано, что добавление в масло добавление в масло алюминиевой пудры преобразует его в суспензию, граничные условия для которой на твердой стенке из-за проскальзывания по пленке чистого масла можно рассматривать как свободные. Описано два независимых способа определения скорости массопереноса в ячейках разных диаметров: для больших ячеек – по углу отклонения щупа, для малых – оптическим методом.

 

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

 

Литература

  1. Bernard, H. Les tourbillons cellulaires dans une nappe liquide / H. Bernard // Revue générale des Sciences, pures et appliquées. – 1900. – Vol. 11. – P. 1261–1271 and P. 1309–1328.
  2. 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 // Phil. Mag. – 1916. – Vol. 32. – P. 529–546. https://doi.org/10.1080/14786441608635602
  3. Chandrasekhar, S. Hydrodynamic and hydromagnetic stability / S. Chandrasekhar. – Oxford: International series of monographs on physics, 1970. – 657 p.
  4. Gershuni, G. Z. Convective stability of incompressible fluid. / G. Z. Gershuni, E. M. Zhuxovickij. – M: Science, 1972. – 393 p.
  5. Getting, A. V. Rayleigh-Benard convection. Structures and dynamics. advanced series in nonlinear dynamics. Vol. 11 / A. V. Getting. – World Scientific Publishing Company, 2001. – 245 p.
  6. Гетлинг А. В. Формирование пространственных структур конвекции Релея–Бенара / А. В. Гетлинг // Усп. физ. наук. – 1991. – Т. 161, № 9. – С. 1–80. https://doi.org/10.1070/PU1991v034n09ABEH002470
  7. Rieuton, M. The Sun’s Supergranulation. / M. Rieuton , F. Rincon // Living Rev. Solar Phys. – 2010. – № 7, Iss. 2. – P. 82. https://doi.org/10.12942/lrsp-2010-2
  8. Исследование возможности получения дисперсно-упрочненных оксидами (ДУО) сталей методом вакуумно-дугового переплава / Б. В. Борц, А. Ф. Ванжа, И. М. Короткова и др. // Вопр. атом. науки и техники. – 2014. – № 4. – С. 117–124.
  9. Бозбей, Л. С. Элементарная конвективная ячейка в слое несжимаемой, вязкой жидкости и её параметры / Л. С. Бозбей, А. О. Костиков, В. И. Ткаченко // Пробл. машиностроения. – 2016. – Т. 19, № 3. – С. 27–36. https://doi.org/10.15407/pmach2016.03.027
  10. Koschmieder, E. L. Surface-tension-driven Benard convection in small containers. / E. L. Koschmieder , S. A. Prahl // J. Fluid Mech. – 1990. – Vol. 215. – P. 571–583. https://doi.org/10.1017/S0022112090002762
  11. Вакуумные масла [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://tavot-spb.ru/vakuumnye_masla.
  12. Таблицы нулей функций Бесселя. – М.: ВЦ АН СССР, 1967. – 94 c.
  13. 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
  14. 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
  15. Zierep, J. Eine rotationssymmetrische Zellularkonvektionsstromung / J. Zierep // Beitr. Phys. Atmos. – 1958. – Vol. 30. – P. 215–222.
  16. Павлов, В. Н. Исследование образования смазочных слоев в зубчатом зацеплении. Проблемы трения и изнашивания / В. Н. Павлов, А. С. Крыжановский. – Киев: Техника, 2009. – C. 183–186.
  17. Бэтчелор, Дж. Введение в динамику жидкости / Дж. Бэтчелор. – М.: Мир, 1973. – 792 с.
  18. Ходаков, Г.С. Реология суспензий. Теория фазового течения и ее экспериментальное обоснование / Г. С. Ходаков // Рос. хим. журн. – 2003. – Т. XLVII. – № 2. – C. 33–44.
  19. Постановка мезоскопических граничных условий для скорости проскальзывания на границе / М. А. Мака­рова, И. Г. Пышнограй, Г. В. Пышнограй и др. // Ползуновский вестн. – 2012. – № 3/1. – С. 61–74.

 

Поступила в редакцию: 08 сентября 2016 г.

Принята в печать