КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-71-00086
НазваниеИсследование инерционных волн и их действия на вибрационную тепловую конвекцию в неравномерно вращающемся плоском слое
Руководитель Рысин Кирилл Юрьевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет" , Пермский край
Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-308 - Динамика вязкой жидкости
Ключевые слова Инерционные волны, тепловая конвекция, вращение, либрации, теплоперенос, устойчивость
Код ГРНТИ30.17.35, 30.17.23
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Предлагаемый проект направлен на исследование влияния внешних периодических воздействий на вибрационную тепловую конвекцию во вращающихся системах. В рамках проекта будет изучено влияние действия инерционных волн, генерируемых в результате либраций, вращающейся вокруг горизонтальной оси полости, на осредненное конвективное течение. Важной частью исследования является поиск, в области существования инерционных волн, резонансных режимов способных интенсифицировать тепломассоперенос в слое. Планируется показать нелинейное взаимодействие пульсационного течения в условиях неоднородного распределения температуры в жидкости. Предложенная задача о действии либраций на порог термовибрационной конвекции и докритическое течение в плоском слое вращающемся вокруг горизонтальной оси рассматриваются впервые.
На первом этапе планируется изучить конвективную устойчивость вращающегося вокруг горизонтальной оси плоского слоя жидкости при осложняющем внешнем воздействии – заданной модуляции скорости вращения, в случае отсутствия статической компоненты поля силы тяжести. Эксперименты будут представлены на плоскости управляющих безразмерных параметров: гравитационного числа Рэлея, модифицированного вибрационного параметра Рэлея, безразмерной скорости вращения, в широком диапазоне частоты и амплитуды либраций полости. После детального изучения границы устойчивости термовибрационной конвекции (первый этап исследования) запланировано изучение осредненных потоков, возбуждаемых либрациями полости (второй этап). Интересен случай воздействия периодически меняющейся скорости на развитие инерционных волн, существующих в узком диапазоне управляющих параметров, ниже порога развития вибрационной конвекции. Планируется детальное исследование структуры конвективных течений в докритической области развития термовибрационной конвекции с использованием термохромной методики визуализации. Результаты экспериментов в такой постановке важны для понимания действия либраций на вибрационный механизм конвекции во вращающейся системе, а также их управляющего влияния на осредненное течение генерируемое инерционными волнами до порога термовибрационной конвекции.
Экспериментальные исследования конвекции во вращающихся полостях представляют полезный класс задач для развития фундаментальных и прикладных аспектов. Особый интерес вызывает изучение вибрационного механизма возбуждения конвекции, отличного от гравитационного, который может являться причиной возникновения конвективного движения в невесомости. Актуальность использования либраций во вращающихся системах определяется простотой их использования в качестве способов регулирования интенсивности или подавления, устранения неоднородностей конвективных потоков как в земных условиях, так и в случае космических полетов. Результаты экспериментов в такой постановке важны для понимания действия вибрационного механизма конвекции во вращающейся системе, а также управляющего влияния либраций на режимы конвективных течений.
Новые данные о движении жидкости при модулированном вращении могут быть использованы при создании устройств (моделей клиностатов), которые применяются для изучения реакции моделируемой микрогравитации на биологические системы. Поиск благоприятных факторов (а именно геометрии полости и диапазона параметров либрации слоя) для развития резонансных режимов в слое, способных усилить объемную циркуляцию жидкости, является важной задачей для понимания процессов и механизмов тепломассопереноса протекающих во вращающихся астрофизических объектах.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ