Вихрове динамо в стратифікованій нанорідині, що похило обертається з дрібномасштабною неспіральною силою

  • Михайло Й. Копп Інститут монокристалів НАН України, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-7457-3272
  • Анатолій В. Тур Університет Тулузи, CNRS, Інститут досліджень астрофізики та планетології, Тулуза, Франція https://orcid.org/0000-0002-3889-8130
  • Володимир В. Яновський Інститут монокристалiв, Національна Академія Наук України, Харків, Україна; Харківський національний університет імені В.Н. Каразина, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0003-0461-749X
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-2-02
Ключові слова: стратифікована нанорідина, великомасштабна нестійкість, сила Коріоліса, багатомасштабні асимптотичні розкладання, alpha-эфект, локалізовані вихрові структури

Анотація

В роботі отримана великомасштабна нестійкість гідродинамічного -ефекту в стратифікованій нанорідині, що похило обертається, з урахуванням ефектів броунівської дифузії і потоку частинок під дією градієнта температури (термофорезу). Нестійкість викликається дією зовнішньої дрібномасштабної неспіральної сили, яка збуджує дрібномасштабні коливання швидкості з нульовою спіральністю і малим числом Рейнольдса. Нелінійні рівняння для великомасштабних рухів отримані з використанням методу багатомасштабних асимптотичних розкладів за малим параметром (числом Рейнольдса). Досліджена лінійна великомасштабна нестійкість типу гідродинамічного -ефекту в залежності від параметрів обертання , температурної стратифікації  і концентрації наночастинок . Отриманий новий ефект генерації великомасштабних вихрових структур в нанорідині при , пов'язаний зі збільшенням концентрації наночастинок. Максимальний інкремент нестійкості досягається при кутах нахилу  для чисел Прандтля , а для чисел Прандтля   при кутах нахилу . Встановлено, що зміна частоти параметричного впливу дозволить контролювати і відслідковувати процес генерації великомасштабних вихрових структур. Показано, що циркулярно поляризовані вихори Бельтрамі виникають в нанорідині в результаті розвитку нової великомасштабної нестійкості. В роботі досліджується режим насичення великомасштабної нестійкості в стратифікованій нанорідині, що похило обертається з зовнішньою дрібномасштабною неспіральною силою. У стаціонарному режимі була отримана динамічна система рівнянь для великомасштабних збурень поля швидкості. Отримані чисельні рішення цієї системи рівнянь, які показують існування локалізованих вихрових структур у вигляді нелінійних хвиль Бельтрамі і кінків. Профіль швидкості кінка має тенденцію бути постійним при великих значеннях Z.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

S.K. Das, S. U.S Choi, W.Yu, and T. Pradeep, Nanofluids: science and technology, (Hoboken, New Jersey, Wiley-Interscience, 2008), pp. 397.

Dhananjay Yadav, G.S. Agrawal, and R. Bhargava, International Journal of Engineering Science, 49, 1171-1184 (2011), https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2011.07.002

Shilpi Agarwal, and B.S. Bhadauria, Continuum Mech. Thermodyn., 26, 437-445 (2014), https://doi.org/10.1007/s00161-013-0309-6

R. Chand, G.C. Rana, and S. K. Kango, FME Transactions, 43, 62-69 (2015), https://scindeks.ceon.rs/article.aspx?artid=1451-20921501062C

B.L. Smorodin, S.M. Ishutov, and B.I. Myznikova, Microgravity Science and Technology, 30, 95-102 (2018), https://doi.org/10.1007/s12217-017-9582-5

M.I. Kopp, A.V. Tur, and V.V. Yanovsky, https://arxiv.org/abs/1706.00223v1

U. Frisch, Z.S. She, and P.L. Sulem, Physica D, 28, 382-392 (1987), https://doi.org/10.1016/0167-2789(87)90026-1

M.I. Kopp, A.V. Tur, and V.V Yanovsky, Open Journal of Fluid Dynamics, 05(04), 311-321 (2015), https://doi.org/10.4236/ojfd.2015.54032

G. Rüdiger, Astron. Nachr. 299(4), 217-222 (1978), https://doi.org/10.1002/asna.19782990408.

Опубліковано
2021-04-28
Цитовано
Як цитувати
Копп, М. Й., Тур, А. В., & Яновський, В. В. (2021). Вихрове динамо в стратифікованій нанорідині, що похило обертається з дрібномасштабною неспіральною силою. Східно-європейський фізичний журнал, (2), 51-72. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-2-02
Номер
№ 2 (2021): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).