ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Энергообмен на границе раздела сред играет важную роль в теплотехнике и геофизических приложениях. Развитие экспериментальных методов и численного моделирования позволяет в настоящее время более подробно исследовать процессы на границе раздела сред и осуществить постепенный переход от приближенных эмпирических формул расчета тепловых потоков к получению уравнений и алгоритмов для прямого численного моделирования энергообмена на границе раздела сред. Основной проблемой является анализ процессов вблизи поверхности жидкости. В зависимости от условий возможны два варианта поведения поверхности - появление конвекции Марангони и так называемая мозаичная структура на поверхности жидкости, при которой, как было показано в нашей лаборатории, верхний слой жидкости не погружается. В зависимости от реализации этих условий существенно меняются условия энергообмена как в жидкости, так и в газе. Несмотря на то, что в реальных условиях верхняя холодная пленка часто рвется, она так же быстро восстанавливается, что хорошо видно на тепловизоре высокого разрешения. В рамках проекта предлагается провести комплексное исследование полей температур и скоростей вблизи поверхности раздела сред с помощью теневого фонового метода, метода цифровой трассерной визуализации (PIV), а также с помощью тепловизора высокого разрешения. Одновременное использование нескольких экспериментальных методик позволит вычислить все тепловые потоки на границе раздела сред – контактный, скрытый и радиационный – и определить влияние состояния поверхности на их величину. Кроме того, оригинальные программы, разработанные в лаборатории, позволяют проводить моделирование этих процессов. Важным моментом является использование разных жидкостей. Если в воде получить режим Марангони весьма сложно (для бидистиллята необходим нагрев примерно до 40 градусов Цельсия, для дистиллята температуры выше), то в этаноле, например, напротив, движение поверхности прекращается только при низких температурах. В бутиловом спирте, занимающем промежуточное положение, переход к конвекции Марангони начинается при температурах чуть выше комнатной. Поэтому расширение диапазона жидкостей и их сравнительный анализ позволяет лучше понять процессы на границе. Особое место в исследованиях планируется уделить тем режимам, в которых особенно плохо применимы эмпирические соотношения - при малых числах Рэлея и Рейнольдса, а также при наличии обьемной конденсации. К моменту завершения гранта планируется получение данных по структурам конвективных течений вблизи поверхности и над поверхностью и выработка общих алгоритмов расчета энергообмена в зависимости от рассматриваемых условий.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Сопряженная задача расчета тепло- и массообмена на границе раздела "жидкость-газ": эксперимент и моделирование |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Условия теплообмена в воздухе на границе раздела с жидкостью |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Решение сопряженной задачи энергообмена |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".