Abstract
The effect of periodic modulation of gravitational acceleration on convection excitation in a two-layer system that is heated from below and consists of a horizontal pure fluid layer and a homogeneous porous medium saturated with the same fluid is investigated. The linear stability problem for mechanical equilibrium of fluid in the layers is solved numerically by the Galerkin method and the shooting method. A rectangular modulation of gravitational acceleration is established. Boundaries for resonance regions of equilibrium instability with respect to perturbations of synchronous and subharmonic responses of the system to periodic vibrational actions are demined as modulation amplitude and frequency change for various critical perturbation wavelengths. A boundary of the main instability region with respect to synchronous perturbations is found. It is shown that the modulation amplitude corresponding to the threshold of convection excitation strongly depends on perturbation wavelength. Perturbations of shorter wavelength (short-wave perturbations) localized in the fluid layer are more susceptible to the gravity modulation effect than perturbations of larger wavelength (long-wave perturbations) penetrating the porous layer. The occurrence of narrow resonance stability regions as heat intensity increases for short-wave perturbations is much earlier than for long-wave perturbations.Received 22.10.2016; accepted 03.11.2016
Highlights
The effect of periodic modulation of gravitational acceleration on convection excitation in a twolayer system that is heated from below and consists of a horizontal pure fluid layer and a homogeneous porous medium saturated with the same fluid is investigated
Boundaries for resonance regions of equilibrium instability with respect to perturbations of synchronous and subharmonic responses of the system to periodic vibrational actions are demined as modulation amplitude and frequency change for various critical perturbation wavelengths
It is shown that the modulation amplitude corresponding to the threshold of convection excitation strongly depends on perturbation wavelength
Summary
Возникновение конвекции в слоях жидкости и насыщенной пористой среды связано с неоднородностями плотности жидкости, определяемыми неоднородностью нагрева. При этом влияние вертикальных вибраций приводит к стабилизации механического равновесия в слоях чистой жидкости [1, 2] и насыщенной пористой среды [6,7,8]. Особенностью задачи устойчивости механического равновесия в подогреваемых снизу системах слоев однокомпонентной жидкости и насыщенной пористой среды в статическом поле тяжести является наличие двух сред, движение жидкости в которых происходит по-разному. Действие переменного градиента температуры на устойчивость квазиравновесного состояния в двухслойной системе слоев однородной жидкости и насыщенной пористой среды в статическом поле тяжести исследовалось в [20, 21]. В настоящей работе изучается влияние периодической модуляции ускорения силы тяжести на возбуждение конвективного движения в двухслойной системе горизонтальных слоев однородной жидкости и пористой среды, насыщенной жидкостью, при наличии постоянного вертикального градиента температуры. Исследована устойчивость механического равновесия в системе для случая конечной частоты и амплитуды модуляции
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
