Архив номеров

Рассматривается развитие гравитационной конвекции в двумерной замкнутой области, заполненной вязкой жидкостью с инородными включениями (частицами). В начальный момент среда покоится, а распределение концентрации частиц (в общем случае) неоднородно по пространству. Под действием силы тяжести частицы начинают оседать, вызывая появление конвективных движений в несущей фазе. Математическое описание базируется на модели взаимопроникающих континуумов, учитывающей конечную объемную долю дисперсной фазы и изменение эффективной вязкости смеси за счет перераспределения дисперсных частиц.

Предложена общая двухконтинуальная модель двухфазной конвекции, определены параметры подобия и рассмотрены частные случаи модели, соответствующие типичным реальным ситуациям. На основе численного исследования ряда примеров развития медленной гравитационной конвекции суспензии получена количественная оценка увеличения эффективной скорости оседания тяжелых частиц в сосудах с наклонными стенками (эффекта Бойкотта), а также проведено моделирование известного экспериментального эффекта горизонтального расслоения оседающей суспензии и развития неустойчивости ("пальцеобразования") на нижней границе оседающего слоя частиц. Показано, что для реализации эффекта Бойкотта необходимо возникновение неоднородности концентрации частиц в направлении, ортогональном массовой силе. Определен диапазон углов наклона квадратного сосуда, в котором эффективная скорость оседания дисперсной фазы максимальна.