Экспериментальное исследование теплофизических параметров свободной элементарной конвективной ячейки

Авторы

  • Л. С. Бозбей Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, Ukraine
  • А. О. Костиков Інститут проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, Ukraine
  • Н. М. Курская Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, Ukraine
  • В. И. Ткаченко Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины Інститут проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины, Ukraine

Ключевые слова:

элементарная конвективная ячейка, свободные границы, конвективные процессы, теплоперенос, температурный градиент

Аннотация

В работе экспериментально исследованы геометрические размеры и скорость массопереноса элементарной конвективной ячейки. Результаты экспериментального исследования адекватно описываются теоретической моделью элементарной конвективной ячейки. Показано, что добавление в масло алюминиевой пудры преобразует масло в суспензию, граничные условия для которой на твердой стенке из-за проскальзывания по пленке чистого масла можно рассматривать как свободные. Изменение характера граничных условий подтверждается результатами численной обработки экспериментальных результатов по формированию конвективных колец других авторов. Описано два независимых способа определения скорости массопереноса в ячейках разных диаметров. Для ячеек большого диаметра (17 мм) максимальная скорость массопереноса на верхней границе измерялась по углу отклонения щупа. Измеренная таким способом скорость равнялась 0,02 см/с. Для ячеек меньшего диаметра (2 мм) скорость масла на поверхности ячейки измерялась оптическим методом и составляла величину от 3,5 до 5,2 мм/с

Биографии авторов

А. О. Костиков, Інститут проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина

Доктор технических наук

Н. М. Курская, Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина

Кандидат технических наук

В. И. Ткаченко, Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины Інститут проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины

Доктор физико-математических наук

Библиографические ссылки

Bernard, H. (1900). Les tourbillons cellulaires dans une nappe liquid. Revue générale des Sciences, pures et appliquées. 11: 1261-1271, 1309–1328.

Strutt, J.W. (1916). On convection currents in a horizontal layer of fluid when the higher temperature is on the under side. Philosophical Magazine. 32: 529–546.

Chandrasekhar, S. (1970). Hydrodynamic and hydromagnetic stability. Oxford: 657.

Gershuni, G.Z., Zhuhovickij, E.M. (1972). Convective stability of incompressible fluid [Convective stability of incompressible fluid]. Moscow: 393.

Getting, A.V. (2001). Rayleigh-Benard convection. Structures and dynamics. advanced series in nonlinear dynamics. World Scientific Publishing Company: 245.

Getling, A.V. (1991). Formirovanie prostranstvennykh struktur konvektsii Releya—Benara [Formation of spatial structures of Rayleigh-Benard convection]. Uspekhi fizicheskiy nauk [Physics-Uspekhi]. 9(161): 1–80.

Rieuton, M., Rincon, F. (2010). The Sun’s Supergranulation. Living Rev. Solar Phys. 7(2): 82.

Borts, B.V., Vanzha, A.F., Korotkova, I.M., Sytin, V.I., Tkachenko, V.I. (2014). Issledovanie vozmozhnosti polucheniya dispersno-uprochnennykh oksidami (DUO) staley metodom vakuumno-dugovogo pereplava [Research opportunities oxide dispersion strengthened (DUO) steel by vacuum arc remelting]. Voprosy atomnoy nauki i tekhniki [Problems of atomic science and technology]. 4(92): 117-124.

Bozbei, L. S., Kostikov A. O., Tkachenko V. I (2016). Elementary convective cell in incompressible viscous fluid and its parameters. Journal of Mechanical Engineering. 19(3): 27–36. ISSN 0131-2928.

Koschmieder, E.L., Prahl, S.A. (1990). Surface-tension-driven Benard convection in small containers. J. Fluid Mech. 215: 571–583.

Vacuum oils [Electronic resource]. – Mode of access: http://tavot-spb.ru/vakuumnye_masla.

Tables of zeros of the Bessel functions. - M .: VTs AN SSSR, 1967. - 94 p.

Koschmieder, E.L. (1993). Bénard Cells and Taylor Vortices. Cambridge: 350.

Zierep, J. (1958). Über rotationssymmetrische Zellularkonvektionsströmungen. Z. Agev. Mah. Mech. 7/8 (39): 329–333.

Zierep, J. (1958). Eine rotationssymmetrische Zellularkonvektionsstromung. Beitr. Phys. Atmos. 30: 215–222.

Pavlov, V. N., Kryzhanovskiy, A. S. (2009). Issledovanie obrazovaniya smazochnykh sloev v zubchatom zatseplenii [Research Education lubricating layers in gearing]. Problemy treniya i iznashivaniya [Pro-friction and wear problems]. 183 – 186.

Betchelor, G. (1973). Vvedenie v dinamiku zhidkosti [Introduction to fluid dynamics]. Moscow: 792.

Khodakov, G. S. (2003). Reologiya suspenziy. Teoriya fazovogo techeniya i ee eksperimentalnoe obosnovanie [Rheology of suspensions. The theory of the phase currents and its experimental validation]. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal [Russian chemical journal]. 2(XLVII): 33–44.

Makarova, M.A., Pyshnogray, I.G., Pyshnogray, G.V. i dr. (2012). Postanovka mezoskopicheskikh granichnykh usloviy dlya skorosti proskal-zyvaniya na granitse [Statement of mesoscopic boundary conditions for the binding of proskal-speed on the border]. Polzunovsky vestnik. 3/1: 61–74.

Загрузки

Опубликован

2016-12-20

Выпуск

Том 19 № 4 (2016)

Раздел

Теплопередача в машиностроительных конструкциях

Лицензия

Copyright (c) 2016 Л. С. Бозбей, А. О. Костиков, Н. М. Курская, В. И. Ткаченко

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в этом  журнале, соглашаются со следующими условиями:

  • Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного  договора (соглашения).
  • Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
  • Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).