Спільний вплив неоднорідності середовища і зовнішніх динамічних факторів (гравітація Землі, електромагнітні сили, глобальне обертання тощо) може призводити до появи низки специфічних рухів рідин у природних системах навіть за відсутності чисто механічних причин. Серед них - так звані течії, індуковані дифузією на топографії, які виникають біля перешкод довільної геометрії внаслідок порушення природного молекулярного потоку стратифікуючої компоненти на непроникній поверхні. Мета роботи - числовий аналіз динаміки та структури течії, індукованої дифузією на нерухомих перешкодах, занурених у стійко стратифіковане середовище, - на похилій пластині, клиноподібній перешкоді, диску, круговому циліндрі. Отримані числові результати порівнюються з наявними аналітичними й експериментальними даними. Поставлена задача розв'язується чисельно з використанням двох різних підходів, що базуються на методах скінченних різниць і скінченних об'ємів. Перший підхід реалізовано у спеціально розроблених програмних кодах на мові програмування Fortran. Другий базується на розв'язувачах, бібліотеках і утилітах власної розробки обчислювального пакета OpenFOAM з відкритим вихідним кодом із використанням мови програмування С++. Проведені числові розрахунки виявили наявність складної багаторівневої системи компенсаційних циркуляційних течій, які формуються навколо нерухомих перешкод, структура яких істотно залежить від положення тіла відносно горизонту. Найбільш інтенсивні і протяжні високоградієнтні горизонтальні прошарки, що примикають до гострих кромок або полюсів перешкод, чітко проглядаються як у числових розрахунках, так і в лабораторних експериментах. Течії, індуковані дифузією, формують інтенсивні зони дефіциту тиску біля кромок перешкод, які відповідальні за генерацію пропульсивного механізму, що приводить до саморуху тіл нейтральної плавучості в неперервно стратифікованій рідині (горизонтальне переміщення симетричного клина, обертання похилої пластини тощо). Висновки: течії, індуковані дифузією, - дуже поширене явище в біології, медицині, природних системах, оскільки такі течії неминуче виникають у будь-якій неоднорідній рідині (різноманітні розчини, суспензії, суміші тощо). Навколо перешкоди формуються складні багаторівневі циркуляційні течії, структура яких ще більш ускладнюється з початком саморуху тіла під дією пропульсивних сил. При цьому відбувається інтенсифікація процесів перемішування розчинених речовин, домішок або зважених частинок, які є невід'ємним складником рідин у природних системах.

  Повний текст PDF - 599.061 Kb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"