Conference publications

Abstracts

XIV conference

Моделирование гравитационной конвекции в нестационарном процессе испарения

Обвинцева Н.Ю., Калачинская И.С.¹, Каминский В.А.

Научно – исследовательский физико – химический институт им. Л.Я. Карпова, Россия, 103064, Москва, ул. Воронцово поле, 10

¹Московский государственный унивеситет им. М.В. Ломоносова, ВМК, Россия, 119899, Москва, Воробьевы горы

1 pp.

В работе исследуется нестационарный процесс (конвективная неустойчивость Релея) испарения чистой жидкости с плоской поверхности в замкнутый объем инертного газа. В случаях, когда молекулярная масса испаряющейся жидкости меньше, чем молекулярная масса контактирующего с ней газа, при достижении критического момента времени развитие системы в диффузионном режиме теряет устойчивость. В газовой фазе происходит развитие конвективных течений, возникновение которых обусловлено зависимостью плотности парогазовой фазы от концентрации паров жидкости. Наиболее полно гравитационная конвекция изучена для классической задачи Релея – Бенара, в которой исследуется потеря устойчивости горизонтального слоя жидкости, подогреваемого снизу, с линейным распределением температуры и плотности по высоте. Отличием исследуемой задачи испарения от классической, является нелинейное распределение плотности, которое формируется в результате молекулярной диффузии, и нестационарный характер процесса.

Получены результаты численного моделирования нестационарного процесса испарения. В работе используются две математических модели: первая основана на системе уравнений Навье-Стокса в приближении Буссинеска, вторая – на системе квазигидродинамических уравнений. Проведено сравнение полученных результатов моделирования. Анализируются различные критерии потери устойчивости: появление конвективных течений, искривление изоконцентрационных линий, отклонение значений потока от диффузионных. Исследованы режимы развития системы во времени, характеризующиеся определенной структурой конвективных течений, полученные данные представлены в виде изолиний функции тока и изоконцентрационных линий. Дано описание характеристик массопереноса в течение всего процесса от диффузионного режима до состояния насыщения газовой области. Определены условия потери устойчивости в системе, исследовано влияние конвекции на массоперенос в закритической области. Проведено сравнение полученных результатов численного моделирования с экспериментальными данными по испарению воды в аргон.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ ( проект № 05-03-32602).