Конвекция в вязкопластических жидкостях в прямоугольных полостях при нагреве сбоку

Авторы

  • Татьяна Петровна Любимова Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Максим Георгиевич Казимарданов Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Анатолий Викторович Перминов Пермский национальный исследовательский политехнический университет

DOI:

https://doi.org/10.7242/1999-6691/2021.14.3.29

Ключевые слова:

конвекция, неньютоновская жидкость, модель Гершеля-Балкли, вязкопластическая жидкость, зона квазитвердого движения, численное моделирование

Аннотация

Работа посвящена моделированию конвективных движений вязкопластических жидкостей в нагреваемых сбоку вертикальных замкнутых прямоугольных областях с различными отношениями сторон. Задача решалась численно с помощью пакета прикладных программ ANSYS Fluent. Для описания реологического поведения жидкости использовалась модель Гершеля-Балкли. При определенных реологических параметрах эта модель переходит в модель ньютоновской жидкости, поведение которой также моделировалось в качестве предельного случая. По результатам расчетов построены зависимости максимального значения функции тока в полости от числа Релея. Найдено, что при его малых значениях интенсивность движения близка к нулю. При некотором же пороговом значении числа Релея происходит резкое изменение интенсивности движения, а его дальнейшее повышение приводит к практически линейному росту максимального значения функции тока. Для каждого из рассмотренных отношений сторон полости установлены пороговые значения числа Релея, при которых наблюдается резкое увеличение интенсивности движения жидкости. Вычисленные величины оказались близкими к пороговым значениям числа Релея для жидкости Шведова-Бингама, найденным ранее другими авторами. Получены поля функции тока и второго инварианта тензора вязких напряжений для разных значений числа Релея и различных отношений сторон области. Для жидкости Шведова-Бингама проведено сравнение сценариев перестройки зон квазитвердого движения в зависимости от числа Релея с опубликованными результатами других авторов.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки


  1. Любимова Т.П. Численное исследование конвекции вязкопластичной жидкости в замкнутой области // Изв. АН СССР. МЖГ. 1977. №1. С. 3-8. (English version https://doi.org/10.1007/BF01074616)

  2. Любимова Т.П. О конвективных движениях вязкопластичной жидкости в прямоугольной области // Изв. АН СССР. МЖГ. 1979. № 5 С. 141-144. (English version https://doi.org/10.1007/BF01409817)

  3. Любимов Д.В., Любимова Т.П. О применении вариационных принципов в задаче о конвекции вязкопластичной жидкости // Конвективные течения. Вып. 1. С. 81-86.

  4. Vikhansky A. On the onset of natural convection of Bingham liquid in rectangular enclosures // J. Non-Newtonian Fluid Mech. 2010. Vol. 165. P. 1713-1716. https://doi.org/10.1016/j.jnnfm.2010.09.003

  5. O’Donovan E.J., Tanner R.I. Numerical study of the Bingham squeeze film problem // J. Non-Newtonian Fluid Mech. 1984. Vol. 15. P. 75-83. https://doi.org/10.1016/0377-0257(84)80029-4

  6. Turan O., Poole R.J., Chakraborty N. Aspect ratio effects in laminar natural convection of Bingham fluids in rectangular enclosures with differentially heated side walls // J. Non-Newtonian Fluid Mech. 2011. Vol. 166. P. 208-230. https://doi.org/10.1016/j.jnnfm.2010.12.002

  7. Turan O., Chakraborty N., Poole R.J. Laminar Rayleigh-Bénard convection of yield stress fluids in a square enclosure // J. Non-Newtonian Fluid Mech. 2012. Vol. 171-172. P. 83-96. https://doi.org/10.1016/j.jnnfm.2012.01.006

  8. Herschel W.H., Bulkley R. Konsistenzmessungen von Gummi-Benzollosungen // Kolloid-Zeitschrift. 1926. Vol. 39. P. 291-300. https://doi.org/10.1007/BF01432034

  9. Yang W.-J., Yeh H.-C. Free convective flow of Bingham plastic between two vertical plates // J. Heat Transfer. 1965. Vol. P. 319-320. https://doi.org/10.1115/1.3689104

Загрузки

Опубликован

2021-09-30

Как цитировать

Любимова, Т. П., Казимарданов, М. Г., & Перминов, А. В. (2021). Конвекция в вязкопластических жидкостях в прямоугольных полостях при нагреве сбоку. Вычислительная механика сплошных сред, 14(3), 349–356. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2021.14.3.29

Выпуск

Раздел

Статьи