Конвекция в пористой среде

Второе слагаемое в правой части определяет изменение скорости при изменении координат частицы, т. е. при ее перемещении (конвекции). Это слагаемое в выражении носит наименование конвективной производной. Оно характеризует неоднородность поля скоростей всех частиц жидкости, движущихся в пористой среде в данный момент времени. [c.201]

В первых семи главах описаны наиболее простые фундаментальные механизмы процессов, возникающих в стационарных и нестационарных внешних течениях, вызванных переносом тепла и массы. Гл. 8 и 9 характеризуют более высокий уровень сложности, при котором учитывается влияние существенных или аномальных изменений физических свойств жидкости. В гл. 10 рассматривается смешанная конвекция во внешних и внутренних течениях. Гл. 11 и 12 посвящены неустойчивости, переходу и турбулентному переносу во внешних течениях. Гл. 13, в которой изучаются неустойчивые стратифицированные слои жидкости, является подготовительной для гл. 14, где рассматривается перенос в замкнутых и частично замкнутых емкостях. В гл. 15 обсуждаются внешние и внутренние течения в пористой среде. В гл. 16 представлены явления, связанные с поведением неньютоновских жидкостей. Наконец, в гл. 17 собрана информация о центробежных и других силовых полях, о влиянии хаотических воздействий и излучения, а также изучены сопутствующие эффекты и производство энтропии. [c.10]

С проблемами естественной конвекции в насыщенных жидкостью пористых средах приходится сталкиваться в различных областях естественных наук, а также во многих отраслях техники. К ним относятся геофизика, механика грунтов, реология, литейное дело керамическое и бумажное производство, текстильная промышленность, производство изоляционных материалов и т. д. В связи с обширностью и важностью указанных приложений в последние годы наблюдается значительное возрастание интереса и активности исследователей по отношению к этим проблемам. [c.362]

Прежде всего мы рассмотрим свободноконвективные течения вблизи плоских вертикальных поверхностей, погруженных в достаточно протяженные среды. Затем будет исследована задача смешанной конвекции вблизи вертикальных клиньев. Далее обсуждаются проблемы естественной и смешанной конвекции вблизи горизонтальных поверхностей. В заключение раздела представлен анализ устойчивости течений в протяженных пористых средах. [c.367]

Исследовалась нестационарная конвекция, возникающая в бесконечной пористой среде под действием внезапно приложенного точечного источника тепла [7]. При этом были проанализированы как начальный нестационарный режим, так и окончательное стационарное состояние, включая и случай малых чисел Рэлея. Решение строилось методом возмущений по параметру Ra . Построены решения некоторых задач стационарной конвекции при воздействии сосредоточенного источника для двух конфигураций течения [46]. Оба этих решения представляют осесимметричные течения и могут быть использованы в широком диапазоне чисел Рэлея. Первая схема включала точечный источник тепла, расположенный на нижней границе полубесконечной пористой среды. По второй схеме точечный источник размещался в бесконечной среде. При этом определяющие уравнения сначала преобразовывались в нелинейные обыкновенные дифференциальные уравнения, а затем решались численно. [c.376]

Теплообмен в замкнутых и незамкнутых полостях, заполненных насыщенной пористой средой, характерен для самых разнообразных физических и технологических ситуаций, например, для геотермических пористых сред или строительной и другой изоляции. При этом влияние естественной конвекции на теплопередачу оказывается решающим, хотя и является во многих случаях нежелательным, поскольку может в значительной степени интенсифицировать тепловой поток. Указанное обстоятельство стимулировало проведение многочисленных исследований, связанных с расчетом возникновения достаточно заметной конвекции, ее величины и развивающихся в результате режимов течения. Основными параметрами при расчете конвективного теплообмена в полостях, заполненных насыщенной пористой средой, являются [c.379]

Простейшей идеализированной геометрической схемой, соответствующей этому случаю, является пространство, заключенное между двумя бесконечными параллельными плоскими поверхностями. Это пространство можно рассматривать как прямоугольную полость, когда либо высота Я, либо ширина й достаточно велики. Расположение этой полости может быть горизонтальным, вертикальным или наклонным. Горизонтальная полость, т. е. случай Н/й- О, фактически представляет собой конфигурацию Бенара в пористой среде. Для исследования начала конвекции в работах [47, 57] использовалась линейная теория устойчивости аналогично тому, как это делалось в гл. 13 при расчете течений в непористых средах. Соответствующие переменные в этом случае также представлялись в виде суммы исходных величин и возмущений. Температуры поверхностей принимались равными 1 и 2 ( 1 > 2) при л = 0 и Я соответственно. Таким образом, [c.379]

Таким образом, течениям в пористых средах при Ка <Ра р = = соответствует передача тепла только за счет теплопроводности. Для значений Ка, несколько превышающих Ка р, влияние конвекции проявляется в форме граничащих друг с другом полиэдрических ячеек, возникающих в определенных точках пористой среды. Отмечается [28], что наблюдаемые ячейки не столь однородны, как те, которые имеют место в слоях ньютоновских жидкостей. [c.382]

Среди других исследований течений в анизотропных пористых средах следует упомянуть также работу [70], в которой выявлено влияние на устойчивость течения гидродинамической дисперсии, вызываемой равномерным основным потоком. В работе [15] рассмотрен процесс конвекции в вертикальных щелях, заполненных анизотропными пористыми средами, а в работе [56] проанализировано течение в однородном горизонтальном слое, ограниченном двумя плоскими поверхностями, поддерживаемыми при различных температурах. [c.399]

Приведенные выше результаты применимы прежде всего к диффузионной кинетике процессов, лимитируемых диффузией в твердой фазе. Как показали Розен и Шевелев [52, 53], сюда относятся некоторые процессы изотопного обмена, как, например, обмен изотопов кислорода между твердыми окислами и газовой фазой. Формула (II, 100) позволяет, кроме приведенных выше, получать решения и для более сложных нестационарных процессов, где контакт с газовой фазой прерывается и через некоторое время возобновляется вновь, так что начальное распределение для последующих стадий определяется предшествующими. Такого рода расчеты приведены в работе Розена и Шевелева [52]. В работе [53] те же авторы рассчитали влияние распределения зерен по размерам на диффузионную кинетику порошков или пористых сред. Расчеты показали, что в условиях, когда для одних зерен процесс протекает в диффузионной, для других —в кинетической области, полидисперсность может имитировать кинетические закономерности, характерные для неоднородной поверхности. Аналогичных явлений следует ожидать и для процессов поглощения газов тонкодисперсными жидкими каплями, где конвекцией внутри капли можно пренебречь. [c.138]

При теоретическом исследовании устойчивости и циркуляции жидкости в пористой среде [20] принималась квазигомогенная модель горизонтального слоя, ограниченного плоскими изотермическими поверхностями и заполненного несжимаемой жидкостью, близкой по своим свойствам (прежде всего, по теплопроводности) к зернистому слою. Получено критичёское значение Rao = 4n 40, при котором нарущается устойчивость жидкости в слое. Это значение подтверждено в опытах. Как известно, для однофазной среды в горизонтальном слое аналогичная величина (ОгРг)о = 1700 [22, стр. 361]. Теоретически и экспериментально показана возможнос гь существования двухмерной конвекции, когда конвективные токи им ют вид чередующихся по направлению движения цилиндрических валиков. С увеличением критерия Ra устанавливается трехмерная конвекция, характеризующаяся образованием призматических щестиугольных ячеек с щириной примерно вдвое большей, чем высота. Внутри ячеек жидкость движется йверх, а на границах — вниз [19]. Подобная картина циркуляции в горизонтальных прослойках жидкости известна [12,21]. При Ra > 200—400 конвекция в пористой среде становится хаотической, нестационарной [19]. [c.109]

В гл. 12 рассматриваются некоторые течения, нестационарные по своей природе, например переходный процесс на начальных стадиях развития факелов при термической конвекции. Описаны также термики или изолированные объемы жидкости, поднимающиеся вверх и расширяющиеся из-за подсасывания окружающей среды. Хотя изучению нестационарных турбулентных течений со свободной границей посвящено очень немного аналитических работ, приводятся некоторые интересные данные измерений и визуализационных исследований. В гл. 14 представлены результаты численного расчета переходных процессов, возникающих при охлаждении воды ниже температуры, соответствующей максимуму ее плотности, а также рассмотрены другие переходные процессы во внутренних течениях. Результаты исследований нестационарных явлений в насыщенных влагой пористых средах для нескольких типов течений обсуждаются в гл. 15. [c.468]

Естественная конвекция в вертикальных полостях исследовалась также и для случая насыщенных жидкостью пористых сред (см. разд. 15.4). Вообще процессам теплопередачи в пористых средах в последнее время стали уделять большое внимание ввиду их очевидной связи с задачами геофизики и другими физическими и техническими проблемами (см., например, обзор Ченя [49]). Что касается вертикальных полостей, то здесь следует упомянуть теоретические исследования [23, 275, 278], численные расчеты [15, 35] и, наконец, экспериментальные работы [137, 244]. Во всех этих публикациях получены результаты, близкие к тем, которые обсуждались выше. Обзор результатов исследования процессов теплопередачи в полостях, полученных различными авторами, включая сюда теоретические и экспериментальные работы, а также соответствующие численные расчеты, опубликован Бежаном [22]. [c.269]

В данной главе сначала приводится общее описание соответствующих задач переноса, а затем более подробно исследуются некоторые важные конфигурации течений. Здесь же рассматриваются течения в протяженных пористых средах вблизи вертикальных, горизонтальных и наклонных плоских поверхностей. При этом исследуются различные течения при наличии естественной или смещанной конвекции, а также определяются условия, при которых существуют автомодельные решения. Кроме того, в данной главе рассмотрены и другие течения, например течение вблизи вертикальных цилиндров и течение при наличии точечных источников тепла. Затем обсуждаются случаи внутренних течений в частичных, а также в полностью замкнутых полостях. Описывается влияние на характер течения различных факторов, таких, как угол наклона и наличие сквозного потока, постоянные и периодические граничные условия, изолированные и проводящие стенки и др. [c.364]

Оценивалось влияние и других факторов, например влияние вязкости, зависящей от температуры [54, 78], а также переменного коэффициента теплового расширения р и изменения плотности воды в зависимости от температуры на возникновение конвекции в ограниченном геотермическом объеме [69]. Нилд [62] изучал процесс возникновения термогалиновой конвекции в горизонтальной пористой среде. В работе [6] исследовалось влияние изолированных боковых стенок на устойчивость течения применительно к задаче возникновения конвекции в трехмерной прямоугольной полости. Установлено, что по мере увеличения любого из горизонтальных размеров полости критическое число Рэлея уменьшается до предельного значения, равного 4л . Это позволяет сделать вывод, что ограничивающие среду поверхности в конечном счете стабилизируют поток. [c.383]

Подпроблемы, требующие разработки оригинальных творческих и экспериментальных методов, следующие диффузия и миграция через дисперсные и полупроницаемые фазы диффузия и проводимость в пористых средах, имеющих источники и стоки заряда и массы проводимость твердых матриц, состоящих из нескольких твердых фаз при произвольном и упорядоченном распределениях механизм переноса газов к поверхности раздела электролит — твердое вещество и от нее к пористой среде учет влияния поверхностного заряда на ионный перенос за счет диффузии и миграции ламинарная и турбулентная свободная конвекция, в том числе в сочетании с направленной конвекцией в произвольно ориентированных электродных конфигурациях изменепне и корреляция (при отсутствии соответствующей теории) коэффициента ионной диффузионной способности, подвижности, вязкости и плотности концентрированных электродов растворимость и диффузия газов в концентрированных электролитах. [c.15]

Многие пористые среды, такие, как осадочные отложения, горные породы и волокнистые материалы, являются анизотропными. Были рассчитаны [36, 37] пределы устойчивости для среды, у которой проницаемость и коэффициент теплопроводности обладают анизотропией достаточно простого типа. Так, вдоль горизонтальных плоскостей, на которых свойства среды остаются постоянными, проницаемость Кн и коэффициент теплопроводности кп считались одинаковыми в обоих направлениях. По нормали к такой плоскости соответствующие значения принимались другими, КуФКк и кн. Для начала развития конвекции автором были получены следующие критериальные выражения [c.399]

Смотреть страницы где упоминается термин Конвекция в пористой среде: [c.215] [c.229] [c.231] [c.405] [c.405] [c.406] [c.408] [c.409] [c.409] [c.409] [c.410] [c.410] [c.173] [c.235] [c.49] [c.10] [c.405] [c.408] [c.409] [c.409] [c.409] [c.410] [c.410]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология