Образец для цитирования:

Иванова Н. А., Бородина К. А. Термокапиллярное движение тонкой пленки бинарного спиртосодержащего раствора // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2020. Т. 20, вып. 1. С. 64-78. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9791-2020-20-1-64-78


Опубликована онлайн: 
02.03.2020
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
УДК: 
532.5

Термокапиллярное движение тонкой пленки бинарного спиртосодержащего раствора

Аннотация: 

Межфазная конвекция — широко распространенное явление, встречающееся в различных отраслях техники, включая химические технологии. Наибольший интерес в случае тонких пленок жидкости представляет конвекция Марангони. Фазовые переходы существенно влияют на конвективное течение, изменяя коэффициент поверхностного натяжения. В данной работе аналитически исследуется поведение тонкой пленки спиртосодержащего раствора при ее нагреве. Изменение температуры свободной поверхности вместе с уходом летучей компоненты приводит, как правило, к двум противоположным эффектам по направленности градиента поверхностного натяжения. Показано, что в рассматриваемой нестационарной задаче деформации пленки можно выделить четыре масштаба времени, связанных с развитием полей скорости, температуры и концентрации, а также с изменением высоты слоя. В зависимости от первоначальной толщины деформация пленки может как опережать развитие поля концентрации, так и отставать от него. В линейном приближении получены формулы для полей основных величин и деформации пленки.

 

Библиографический список

1. Simanovskii I. B., Nepomnyashchy A. A. Convective Instabilities in Systems with Interface. L. : Gordon and Breach, 1993. 279 p.
2. Colinet P., Legros J. C., Velarde M. G. Nonlinear Dynamics of Surface – Tension Driven Instabilities. Berlin : Wiley-VCH, 2001. 522 p.
3. Oron A. Nonlinear dynamics of irradiated thin volatile liquid films // Physics of Fluids. 2000. Vol. 12, iss. 1. P. 29–41. DOI: https://doi.org/10.1063/1.870282
4. Matar O. K., Craster R. V., Warner M. R. E. Surfactant transport on highly viscous surface films // Journal of Fluid Mechanics. 2002. Vol. 466. P. 85–111. DOI: https://doi.org/10.1017/S0022112002001106
5. Холпанов Л. П., Шкадов В. Я. Гидродинамика и теплообмен с поверхностью раздела. М. : Наука, 1990. 271 с.
6. Merkt D., Bestehorn M. Benard – Marangoni convection in a strongly evaporating ´ fluid // Physica D : Nonlinear Phenomena. 2003. Vol. 185, iss. 3–4. P. 196–208. DOI: https://doi.org/10.1016/S0167-2789(03)00234-3
7. Бекежанова В. Б., Гончарова О. Н., Резанова Е. В., Шефер И. А. Устойчивость двухслойных течений жидкости с испарением на границе раздела // Изв. РАН. МЖГ. 2017. № 2. С. 23–35. DOI: https://doi.org/10.7868/S0568528117020062
8. Souche M., Clarke N. Interfacial instability in bilayer films due to solvent evaporation // The European Physical Journal E. 2009. Vol. 28, iss. 1. P. 47–55. DOI: https://doi.org/10.1140/epje/i2008-10399-x
9. Андреев В. К., Захватаев В. Е., Рябицкий Е. А. Термокапиллярная неустойчивость. Новосибирск : Наука, 2000. 278 с.
10. Tatosova K. A., Malyuk A. Yu., Ivanova N. A. Droplet formation caused by laserinduced surface-tension-driven flows in binary liquid mixtures // Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects. 2017. Vol. 521. P. 22–29. DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2016.07.004
11. Индейкина А. Е., Рязанцев Ю. С., Шевцова В. М. Нестационарная термокапиллярная конвекция в слое неравномерно нагретой жидкости // Изв. РАН. МЖГ. 1991. № 3. С. 17–25. 

Полный текст в формате PDF: