On convective instability of the counter propagating fluxes of inter-soluble liquids

Abstract

Проведено численное трехмерное моделирование процесса замещения легкой жидкости тяжелой в тонком изотермическом горизонтальном слое конечных размеров. Процесс взаимного вытеснения жидкостей порождается начальным неравновесным ступенчатым распределением по плотности и описывается с учетом эффекта взаимной растворимости сред. Проанализированы условия возникновения концентрационной конвекции, возникающей в областях с неустойчивой стратификацией вблизи границы раздела между встречными потоками. Приведены результаты расчета скорости движения фронтов вытеснения в зависимости от разности плотностей жидкостей в отсутствие и при наличии в течении вторичных спиральных валов. Выполнен детальный расчет вторичных конвективных структур на разных стадиях процесса. Выявлено согласие результатов численного моделирования с полученными ранее экспериментальными данными. Ключевые слова: взаиморастворимые жидкости, неустойчивая стратификация, концентрационная конвекция, прямое трехмерное численное моделирование Получено 18 февраля 2014 года После доработки 22 мая 2014 года Работа поддержана грантом РФФИ «Конвективные процессы в зоне смешивания встречных потоков реагирующих жидкостей», код проекта 13-01-00508а.