Введение к работе
Актуальность исследования тепловой конвекции жидких бинарных смесей и коллоидов в условиях гравитационного расслоения обусловлена малой изученностью данного класса течений и необходимостью их учета при решении прикладных задач. Если влияние термодиффузионных градиентов концентрации на свободную конвекцию рассмотрено к настоящему времени довольно тщательно, то гравитационный механизм разделения компонентов смеси и его влияние на конвекцию практически не изучены.
Целью работы является исследование конвекции жидких бинарных смесей, магнитных коллоидов и некоторых других.жидкостей в условиях, когда макроскопические неоднородности концентрации возникают благодаря гравитационному расслоению компонент. Изучение проводится на примере конвекции в связанных вертикальных каналах и в ячейке Хеле-Шоу.
Научная новизна. Впервые экспериментально обнаружено влияние слабых градиентов концентрации, обусловленных разделением компонентов смеси в поле тяжести, на конвективные течения жидких бинарных смесей и магнитных коллоидов. Изучена колебательная неустойчивость механического равновесия и надкритические стационарные и нестационарные режимы течения в названных системах.
Научно-практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты могут найти приложение в технологических процессах или технических устройствах, использующих магнитные жидкости. Результаты работы дополняют представления о влиянии на конвекцию осложняющих факторов и интересны с точки зрения нелинейной теории гидродинамических систем.
Материалы диссертации вошли в программу спецкурсов "Конвекция" и "Гидродинамика невесомости", читаемых на IV, V курсах физического факультета Пермского государственного университета. Работа выполнялась в рамках разрабатываемых кафедрой общей физики Пермского университета тем "Конвекция и теплообмен в ламинарном, переходном и турбулентном режимах; влияние осложняющих факторов на конвективную и гидродинамическую устойчивость" (N ГР 01860081295) и "Гидродинамика поляризующихся жидкостей и гетерогенных систем". Исследования являлись также составной
частью Международного научно-технического проекта "Конвективные явления и процессы тепло-массопереноса в условиях невесомости и микрогравитации" и программы "Университеты России" (направление II, "Неравновесные процессы в макроскопических системах").
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на II Всесоюзном семинаре по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости (Пермь, 1981); на IV Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям (Плес,1985); на Школе "Физические методы исследования атмосферы и океана" (Москва, 1985); на III Всесоюзном совещании по физике магнитных жидкостей (Ставрополь, 1986); на 12-м Рижском совещании по магнитной гидродинамике (Рига,1987); на Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы (Обнинск, 1987); на IV Всесоюзном семинаре по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости (Новосибирск, 1987); на II Всесоюзной конференции "Моделирование роста кристаллов" (Рига, 1987); на республиканской конференции "Численные методы моделирования технологических процессов" (Рига, 1989); на международном симпозиуме "Гидромеханика и теплопе-ренос в микрогравитации" (Пермь-Москва, 1991); на международном симпозиуме "Физические проблемы экологии" (Ижевск,1992); на научной сессии Отделения проблем машиностроения, механики и процессов управления РАН "Задачи механики в условиях микрогравитации" (Москва, 1993), на Пермском гидродинамическом семинаре под руководством профессора Г. 3. Гершуни. Автором представляются к защите:
результаты экспериментального и теоретического' исследования конвекции жидкой бинарной смеси в связанных вертикальных каналах;
результаты экспериментального изучения конвекции жидкой бинарной смеси в ячейке Хеле-Шоу;
результаты экспериментального изучения кинетики барометрического расслоения в магнитной жидкости и концентрационной конвекции в одиночном вертикальном канале;
экспериментальное обнаружение влияния гравитационных градиентов концентрации на конвекцию магнитной жидкости в условиях подогрева снизу и сбоку;
.?хсг:'>?нм'3нтальноо обнаружение особенностей возбуждения кон-зе.-сции некоторых однокомпонентних жидкостей;
экспериментальные результаты по влиянию подкритических вынужденных течений на возбуждение свободной конвекции;
конструкция конвективного капиллярного вискозиметра и результаты измерения реологических свойств воды при малых напряжениях сдвига с его помощью.
Обьем и структура диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, включая 51 рисунок на 32 страницах. Текст работы состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы (134 наименования).