Convection Regimes Induced by Local Boundary Heating in a Liquid-gas System
Скачать файл:
DOI:
10.1017/jfm.2019.433Автор:
Бекежанова, В. Б.
Овчарова, А. С.
Коллективный автор:
Институт математики и фундаментальной информатики
Базовая кафедра математического моделирования и процессов управления
Дата:
2019-08Журнал:
Journal of Fluid MechanicsКвартиль журнала в Scopus:
Q1Квартиль журнала в Web of Science:
Q1Библиографическое описание:
Бекежанова, В. Б. Convection Regimes Induced by Local Boundary Heating in a Liquid-gas System [Текст] / В. Б. Бекежанова, А. С. Овчарова // Journal of Fluid Mechanics. — 2019. — Т. 873. — С. 441-458Аннотация:
В рамках полной постановки сопряжённой задачи численно исследуется структура течений в системе жидкость-газ, возникающих при локальном нагреве тепловыми источниками. Двухслойная система ограничена твёрдыми непроницаемыми стенками. Для описания движения сред используется аппроксимация Буссинеска уравнений Навье - Стокса, записанных в переменных "функция тока - вихрь". Динамические условия на межфазной границе формулируются в терминах касательной и нормальной скоростей, а условия для функции температуры на внешних границах учитывают наличие локальных нагревателей. Анализируется влияние количества нагревателей и режимов их работы на динамику и характер возникающих конвективных режимов. Рассматриваются случаи стационарного и переключаемого нагрева для одного и двух нагревателей, размещённых на на нижней границе. Нагрев запускает конвективный и термокапиллярный механизмы, вызывающие движение сред. До стабилизации системы при однородном нагреве наблюдаются переходные режимы с последовательным формированием двух-, четырёх- и двухвихревых течений. На границе раздела над нагревателем возникает устойчивый термокапиллярный прогиб. В режиме переключаемого нагрева наблюдаются колебания поверхности раздела, сопровождающиеся изменением формы прогиба и формированием дрейфующих вихрей. Обсуждается вклад отдельных механизмов. Для всех рассмотренных случаев представлены характерные распределения полей скорости и температуры в системе и положение границы раздела.