Перевод названия: Неустойчивость двухслойной системысдеформируемыми границами раздела при нагреве лазерным пучком
Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2019
Ключевые слова: thermocapillary convection, two-layer system, interface, free surface, local thermal load, термокапиллярная конвекция, двухслойная система, граница раздела, свободная поверхность, локальная тепловая нагрузка
Аннотация: New non-standardproblem of thermocapillary convection is studied to analyze the flows arising in a two-layer system under action of an intense thermal exposure on the free boundary by a laser beam. Characteristics of the physical experiments are presented. Parameters of the experiments are the ratio of the liquidlayer thicknesses,thПоказать полностьюetypesof working liquids,the absorption coefficientsofmedia.Special attention is given to the study of the influence of the system geometry when changing the thickness for one of the liquid layers. Theoretical study of the thermocapillary convection includes development of the mathematical model tested on thebasis of new physical experiment data and of the effective numerical algorithm tocalculatebasiccharacteristics. Theoccurrenceofthedecaying oscillations, which firstexperimentally discovered by the authors, and the evolution of the interfaces and layers are investigated. The results of numerical study of structure and nature of convective flows in the horizontal two-layer liquid - liquid systems of the type "silicone oil - glycerin", and comparison of the experimental and theoretical data allow one to validate the developed mathematical model, to analyze thepeculiarities of heat and mass transfer in the two-layer system induced by the action of a local heat source at the free boundary. Для анализа характеристик течений, возникающих в двухслойной системе под действием интенсивной тепловой нагрузки, индуцированной лазерным пучкомна свободной границе, изучается новая нестандартная задача термокапиллярной конвекции. Представлено описание физических экспериментов, параметрами которых являются: отношения толщин жидких слоев, типы рабочих жидкостей, коэффициенты поглощения сред. Особое вниманиев экспериментах уделяется изучению влияния геометрии системы, когда изменяется толщина одного из жидкихслоёв.Теоретическое исследование включает построение математической модели, ее апробацию на основе данных физических экспериментовиразработкуэффективного численного алгоритма для проведениярасчётов. Изучается эволюция поверхностейразделаи возможность описанияс помощью предложенной математической модели затухающих колебаний, впервые обнаруженных авторамив экспериментах.Результаты численного исследования структурыи природы конвективных течений в горизонтальной двухслойной системе жидкость - жидкость типа "силиконовое масло - глицерин" и сравнение полученных экспериментальных и теоретических данных позволяют подтвердить непротиворечивостьиадекватностьразработанной математической модели, проанализировать особенности тепломассопереноса, обусловленного действием локального теплового источника на верхней свободной границе.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Математика и физика
Выпуск журнала: Т. 12, № 5
Номера страниц: 543-550
ISSN журнала: 19971397
Место издания: Красноярск
Издатель: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет