Экспериментальное исследование неустойчивости зоны смешивания, образованной встречными потоками двух взаиморастворимых жидкостей
Keywords:
конвективное движение, гидродинамическая неустойчивость, смешивающиеся жидкости, диффузия, интерферометрияAbstract
В работе экспериментально исследован процесс формирования пространственных конвективных структур в зоне смешивания двух взаиморастворимых жидкостей, натекающих друг на друга. Установлено, что при переводе в горизонтальное положение вертикального канала прямоугольного сечения, послойно заполненного системой жидкостей, возникает продольный перепад плотности, приводящий к встречному движению жидкостей с развитием вторичного течения в зоне их смешивания в форме системы мелкомасштабных параллельных валиков, расположенных вдоль направления движения фронтов. Выполнена визуализация распространения фронтов вытеснения и вторичного течения в горизонтальном и вертикальном сечениях вдоль оси горизонтального канала. Изучено поведение вторичной конвективной структуры и механизм распространения фронтов вытеснения.
Downloads
References
Chen C.-Y., Meiburg E. Miscible displacements in capillary tubes. Part 2: Numerical simulations // J. Fluid Mech. 326, 57 1996;
Chen C.-Y., Meiburg E. Miscible displacements in capillary tubes: Influence of Korteweg stresses and divergence effects // Phys. Fluids, Vol. 14, No. 7, July 2002;
Petitjeans P. and Maxworthy T., Miscible displacements in capillary tubes. Part 1: Experiments // J. Fluid Mech. 326, 37 1996;
Kuang J., Petitjeans P., Maxworthy T. Velocity fields and streamline patterns of miscible displacements in cylindrical tubes // Experiments in Fluids 37 (2004) 301-308
Perrin B., Debacq M., Fanguet V., Hulin J.P., Salin D. Self-similar concentration profiles in buoyant mixing of miscible fluids in a vertical tube // Phys. Fluids, Vol. 13, No. 11, November 2001.
Séon T., Hulin J.P., Salin D. Buoyancy driven miscible front dynamics in tilted tubes // Phys. Fluids 17, (031702) 2005.
Znaien J., Moisy F., and Hulin J.P. Flow structure and momentum transport for buoyancy driven mixing flows in long tubes at different tilt angles // Phys. Fluids 23, 035105 2011.
Trevelyan P.M. J., Almarcha C. De Wit A. Buoyancy-driven instabilities of miscible two-layer stratifications in porous media and Hele-Shaw cells // J. Fluid Mech. (2011), vol. 670, pp. 38-65.
