Результаты поиска: 2 док. (сбросить фильтры)
Статья: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ В ПРОТОЧНОМ МИКРОКАНАЛЕ В УСЛОВИЯХ РАЗВИТИЯ НЕУСТОЙЧИВОСТИ РЭЛЕЯ-ТЕЙЛОРА
В работе экспериментально исследовано влияние неустойчивости Рэлея-Тейлора на процесс смешения жидкостей в микроканале проточного типа. На входе в канал при помощи Y-образного смесителя создавалась двухслойная система жидкостей, состоящих из более плотного водного раствора перманганата калия (верхний слой) и менее плотной чистой воды (нижний слой) с фиксированным перепадом плотности. Колориметрический метод, основанный на зависимости поглощения света растворами от содержания растворенного вещества, использован для восстановления двумерного поля концентрации. На основе полученных распределений проведен анализ пространственной структуры конвективных течений и степени смешения жидкостей вдоль канала. Исследования проведены при малых числах Рейнольдса, что исключает развитие турбулентного течения, и в широком диапазоне чисел Ричардсона, показывающего соотношение сил плавучести и инертных сил в формировании конвективных структур. Обнаружено, что в области больших чисел Ричардсона развитие неустойчивости Рэлея-Тейлора обеспечивает практически полное перемешивание жидкостей уже на расстоянии пяти калибров от входа в канал. Уменьшение числа Ричардсона за счет увеличения расхода через канал приводит к замедлению развития неустойчивости и, как следствие, существенному уменьшению эффективности перемешивания вдоль канала. Показано, что при оптимальном выборе параметров удается уменьшить характерную длину смешения жидкостей на порядок по сравнению с диффузионным смешением. Полученные результаты демонстрируют эффективность использования конвективных механизмов неустойчивости для управления процессами массообмена в проточных микроканальных системах.
Статья: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ
| Задача исследования устойчивости течения термовязкой жидкости актуальна в связи с необходимостью разработки методов управления режимами течения в промышленных конденсаторах и теплообменных устройствах. Данные устройства играют важную роль во множестве технологических процессов (от производства пищевых продуктов до обработки материалов), эффективность которых напрямую зависит от того, какой режим течения в них установится. Осознание важности как ламинарных, так и турбулентных режимов течения приводит к необходимости балансировки между энергетической эффективностью, которая часто предпочтительна для ламинарного режима, и эффективностью тепломассопереноса, характерной для турбулентного режима. Это обуславливает значимость изучения и контроля устойчивости течения. При увеличении скорости течения жидкости ламинарное течение теряет устойчивость, и возникают возмущения, которые могут привести к формированию вторичного нелинейного режима, сохраняющего основные характеристики ламинарного течения, или к турбулизации потока, что, в свою очередь, может оказать существенное влияние на эффективность работы технических устройств. Хотя в настоящее время имеется множество работ по исследованиям устойчивости течения однородных жидкостей в каналах и их спектральных характеристик, часто упускается из виду важность учета перепадов температур. Однако именно зависимость вязкости жидкости от температуры играет существенную роль в определении закономерностей течения и требует дополнительного изучения. Несмотря на проводимые численные исследования устойчивости течения жидкостей, остается необходимость в сопоставлении экспериментальных данных с результатами численного моделирования для получения более полного понимания процессов, происходящих в системе. В связи с этим в рамках настоящей работы разработана и собрана экспериментальная установка кольцевого канала с целью проведения подробного экспериментального исследования устойчивости течения жидкости и последующего сопоставления полученных результатов с численным моделированием, что позволит получить более точные данные для дальнейшего улучшения проектирования и работы промышленных устройств. |
|---|