Abstract

The equations of vibrational convection for non-uniform molecular fluid mixtures have been derived when the diffusion coefficient depends on concentration of components. Equation system is received with the help of the averaging method in the limiting case of high frequencies and small values of amplitude. In a definite sense this one is identical mathematically to well-known equations system of thermal vibrational convection in an approximation of Zen’kovskaya and Simonenko. The problem of concentration field evolution in a plane infinite fluid layer has been solved numerically by the method of finite differences. The modeling situation with homogeneous one-dimensional source distribution of a heavy component on the solid boundary was considered. It was found that the high frequency vibrations can induce mean convective flow in a cavity even in the absence of a temperature inhomogeneity and in the case of weightlessness. At the same time vibrations cause the flow in the form of rolls which occupy the whole volume. The process of admixture ablation into the fluid has been considered for arbitrary oriented vibrations. It has been shown that in dependence on the direction of the vibration axes the process of admixture redistribution passes with various rates. First of all it is determined by the intensity degree of the averaged vibrational flow in a fluid. The modeling calculations were carried out for different values of the non-dimensional parameter which describes the dependence of diffusion coefficient on concentration. Numerical simulation demonstrates that most strong effect of admixture ablation takes place for longitudinal vibrations. On the other hand vibrations which are transversal to layer damps averaged flow. In this case the mass transfer has diffusive character. Also the dependence of mass transfer on diffusion coefficient is most pronounced for tangential vibrations.Received 27.07.2016; accepted 18.08.2016

Highlights

  • В работе представлен вывод уравнений вибрационно-концентрационной конвекции для бинарной молекулярной смеси в случае зависимости коэффициента диффузии от концентрации компонентов

  • The equations of vibrational convection for non-uniform molecular fluid mixtures have been derived when the diffusion coefficient depends on concentration of components

  • It was found that the high frequency vibrations can induce mean convective flow in a cavity even in the absence of a temperature inhomogeneity and in the case of weightlessness

Read more

Summary

Введение

Что если полость целиком заполнена жидкостью и имеется сложное распределение температуры на границах, высокочастотные колебания могут вызывать регулярное осредненное течение. В теории тепловой конвекции этот метод был впервые развит в работе [2] для изучения влияния высокочастотных вибраций на конвективную устойчивость равновесия горизонтального слоя жидкости, подогреваемого снизу. Экспериментально термовибрационная конвекция горизонтального слоя жидкости с твердыми границами при воздействии высокочастотных вибраций, наклоненных под произвольным углом к слою, была изучена в [3]. Эксперименты подтвердили справедливость теоретического подхода к описанию вибрационно-конвективных течений, в основу которого был положен метод осреднения. В случае бесконвективного приближения на геологических временных масштабах с учетом годичных колебаний температуры метод осреднения был реализован в [6] применительно к описанию медленного проникновения газовой фазы в грунт. В основу реализованной процедуры осреднения была заложена зависимость коэффициента диффузии от концентрации. В данной работе была предпринята попытка теоретического исследования влияния высокочастотного вибрационного воздействия на концентрационную конвекцию в жидкой молекулярной смеси при учете зависимости коэффициента диффузии от концентрации. Актуальность работы обусловлена необходимостью интенсификации или, наоборот, подавления конвективного переноса примесей в ходе реализации различных химико-технологических процессов в многокомпонентных жидкостях

Уравнения вибрационноконцентрационной конвекции
Постановка задачи
Результаты расчетов
Заключение
Full Text
Paper version not known

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

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.