ОСРЕДНЕННАЯ ТЕПЛОВАЯ КОНВЕКЦИЯ, ВОЗБУЖДАЕМАЯ ИНЕРЦИОННЫМИ ВОЛНАМИ В ТОЛСТОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ СЛОЕ ЖИДКОСТИ ПРИ ВРАЩЕНИИ

Автор: Алексей Анатольевич Вяткин

Соавторы: В.Г. Козлов, Р.Р. Сабиров

Организация: Лаборатория вибрационной гидромеханики, Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет

Работа посвящена экспериментальному изучению тепловой конвекции жидкости, заполняющей цилиндрический коаксиальный зазор с границами разной температуры при вращении вокруг горизонтальной оси. Рассматривается случай толстого слоя с более нагретой внутренней границей, когда центробежная сила инерции оказывает стабилизирующее воздействие на систему. Сила тяжести, вращающаяся в системе отсчета полости, является возмущающим фактором. На фоне колебаний неизотермической жидкости относительно полости, вызываемых осциллирующим внешним силовым полем, возбуждаются инерционные волны [1]. Обнаружено, что взаимодействие инерционных волн с неоднородным неизотермическим температурным полем приводит к генерации осредненных конвективных потоков. Волны, испытывающие многократное отражение от границ полости, формируют потоки неизотермической жидкости в виде системы азимутальных вихрей, не симметрично расположенных вдоль оси вращения (см. рис.).

Показано, что вибрационная конвекция, в основе которой лежат инерционные волны, распространяющиеся в неизотермической жидкости, проявляется даже в условиях устойчивой стратификации (при быстром вращении) до порога «классической» вибрационной конвекции [2]. Последняя возникает пороговым образом при понижении скорости вращения полости и проявляется в виде двумерных валов вытянутых вдоль оси вращения (см. рис.) на фоне азимутальных вихрей. Влияние допороговых конвективных течений усиливается с ростом разности температур  на границах слоя.

Работа  выполнена  в  рамках  в рамках задания Минобрнауки (проект РФ 3.9053.2017/БЧ).

 1. Kozlov V.G., Ivanova A.A., Vjatkin A.A., Sabirov R.R. Vibrational convection of heat-generating fluid in a rotating horizontal cylinder. The relative length of the cavity role // Acta Astronautica. 2015. Vol. 112. P. 48–55. DOI: 10.1016/j.actaastro.2015.03.014

2. Вяткин А.А., Козлов В.Г., Сираев Р.Р. О конвективной устойчивости жидкости во вращающемся горизонтальном цилиндрическом слое //  Изв. РАН. МЖГ, 2017. № 4. С. 73–84.