Экспериментальное исследование особенностей концентрационно-капиллярной конвекции

Авторы

  • А.Л. Зуев Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • К.Г. Костарев Институт механики сплошных сред УрО РАН

DOI:

Ключевые слова:

Аннотация

Представлены результаты экспериментального изучения нескольких новых гидродинамических эффектов, обусловленных концентрационной неоднородностью растворов поверхностно-активных веществ вблизи поверхности пузырьков и капель. Показано, что наблюдаемые явления существенно отличаются от своих термокапиллярных аналогов. Причины расхождения кроются в наличии адсорбции молекул примеси на межфазной поверхности и в значительной разнице характерных времен диффузии вещества и температуропроводности. Установлен ряд закономерностей описанных явлений, предложено их объяснение.

Поддерживающие организации
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 06-01-00221.

Биографии авторов

  • А.Л. Зуев, Институт механики сплошных сред УрО РАН
    доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник
  • К.Г. Костарев, Институт механики сплошных сред УрО РАН
    кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией гидродинамической устойчивости

Библиографические ссылки

  1. Братухин Ю.К. Термокапиллярный дрейф капельки вязкой жидкости // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. − 1975. − № 5. − C. 156–161.
  2. Братухин Ю.К., Зуев А.Л. Термокапиллярный дрейф пузырька воздуха в горизонтальной ячейке Хеле-Шоу // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. − 1984. − № 3. − C.62−67.
  3. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. − М.: Наука, 1972. − 720 с.
  4. Гидромеханика невесомости / под ред. А.Д. Мышкиса. М.: Наука, 1976. − 504 с.
  5. Зуев А.Л., Костарев К.Г., Шмыров А.В. Концентрационно-капиллярный дрейф пузырьков воздуха в неоднородных растворах жидкостей // Термо- и концентрационно-капиллярные эффекты в сложных системах. − Екатеринбург: УрО РАН, 2003. − С.77−89.
  6. Зуев А.Л., Костарев К.Г. Концентрационно-капиллярная конвекция вблизи поверхности пузырька в горизонтальном слое неоднородного раствора жидкостей // Конвективные течения. − Вып.1. − Пермь: ПГПУ, 2003. − С.123−139.
  7. Зуев А.Л., Костарев К.Г. Осцилляция конвективного течения вокруг пузырька воздуха в вертикально стратифицированном растворе поверхностно-активного вещества // Журнал экспериментальной и технической физики. − 2006. − Т. 130. − № 2. − С. 363−370.
  8. Зуев А.Л., Костарев К.Г. Тепловая и концентрационная конвекция Марангони вокруг пузырька воздуха в жидкости // Гидродинамика. − Вып. 14. − Пермь: ПГУ, 2004. − С. 88−99.
  9. Зуев А.Л., Костарев К.Г. Экспериментальное обнаружение концентрационно-капиллярного дрейфа пузырьков воздуха в неоднородных растворах жидкостей // Доклады РАН. − 2004. − Т. 399. − №4. − С. 490−493.
  10. Конвективные автоколебания вблизи поверхности пузырька воздуха в горизонтальном прямоугольном канале / Р.В. Бирих [и др.] // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. − 2006. − №4. − C.30−38.
  11. Костарев К.Г., Писаревская Н.Н. Экспериментальное изучение массообмена между каплей и раствором ПАВ // Конвективные течения. − Вып.2. − Пермь: ПГПУ, 2005. − С. 216−232.
  12. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. − М.: Физматлит, 1959. − 699 с.
  13. От молекулы до человека /под ред. Н.П. Наумова. М.: Просвещение, 1973. − 480 с.
  14. Справочник химика / под ред. Б.П. Никольского. − Т. 3. − Л.: Химия, 1962. − 1008 с.
  15. Experimental study of Marangoni bubble migration in normal gravity / Yu.K. Bratukhin [et al.] // Int. J. Experiments in Fluids, 2005. − Vol. 38. − № 5. − P. 594−605.
  16. Kostarev K.G., Zuev A.L., Viviani A. Oscillatory Marangoni convection around the air bubble in a vertical surfactant stratification // J. Comptes Rendus Mecanique. − 2004. − Vol. 332. − № 1. − P.1−7.
  17. Kostarev K.G., Zuev A.L., Viviani A. Thermal and concentrational Marangoni convection at liquid/air bubble interface // ASME J. Applied Mech. − 2006. − Vol. 73. − № 1. − P. 66−71.
  18. Oscillatory Marangoni convection around bubbles and drops in heterogeneous solutions of surfactants / K.G. Kostarev [et al.] // Int. J. Microgravity Science and Technology. − 2007. − Vol. 19. − № 2. − P. 12−17.
  19. Physics of fluids in microgravity / ed. R.Monti, Taylor & Francis. − London − New York, 2001.
  20. Subramanian R.S., Balasubramaniam R. The motion of bubbles and drops in reduced gravity. − Cambridge: Cambridge University Press, 2001. − 358 p.
  21. Raake D., Siekmann J., Chun C.-H. Temperature and velocity fields due to surface tension driven flow // Experiments in Fluids. − 1989. − Vol. 7. − P. 164−172.
  22. Young N.O., Goldstein J.S., Block M.J. The motion of bubbles in a vertical temperature gradient // J. Fluid Mech. − 1959. − № 6. − P. 350–356.

Загрузки

Опубликован

2013-04-29

Выпуск

№ 4 (2009)

Раздел

Исследования: теория и эксперимент

Как цитировать

Зуев, А., & Костарев, К. (2013). Экспериментальное исследование особенностей концентрационно-капиллярной конвекции. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, 4, 4-15. https://journal.permsc.ru/index.php/pscj/article/view/PSCJ2009n4p1