1
УДК 621.1
Обзор и анализ исследований тепломассообмена
в стратифицированной морской воде
в условиях термической конвекции
© Д.А. Крылов
1
, Н.И. Сидняев
1
, Ю.С. Ильина
1
,
А.А. Федотов
1
1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва 105005, Россия.
Представлены результаты исследований, связанных с изучением из-
менения плотности воды при низких температурах. Рассмотрен
тепломассоперенос в условиях термической конвекции под действием
выталкивающей силы при отсутствии градиентов концентрации.
Выявлены причины возникновения изменения направления выталкива-
ющей силы, определены двумерные профили скорости и обнаружена
инверсия конвекции, обусловленная экстремумом плотности. Получе-
на зависимость плотности воды от температуры и начальные оцен-
ки ряда характерных величин. Определены уровень скоростей нижне-
го предела коэффициентов переноса, граница между режимами про-
цесса, начальная геометрическая конфигурация различных течений.
Отмечено, что в однофазной жидкости в связи с быстрым измене-
нием плотности в вертикальном направлении возникают волноподоб-
ные движения, например в термоклиньях, находящихся в объеме
жидкости. Показано, что условия, наложенные на температуру по-
груженной в покоящуюся окружающую среду поверхности и саму
среду, отличаются настолько, что в области диффузионной тепло-
передачи вязкость и теплопроводность жидкости заметно изменя-
ются.
Ключевые слова:
тепломассообмен, термическая конвекция, стратифи-
кация вод, выталкивающая сила, плотность, турбулентное течение.
Введение.
Свободноконвективные течения возникают как в одно-
фазной, так и в многофазных средах. Существует много различных
объемных сил, вызывающих течение при наличии разности плотно-
стей, например сила тяжести. Разности плотностей образуются вслед-
ствие различия фазовых состояний, переноса теплоты и (или) диффу-
зии одного или нескольких различных веществ. Течение может быть
также до некоторой степени фиксированным в пространстве благодаря
наличию устойчивой поверхности раздела фаз, например, когда оно
происходит по обе стороны горизонтальной поверхности раздела меж-
ду воздухом и водой. При произвольно возникающем течении его про-
странственные характеристики могут быть заранее неизвестными.
Такое движение возникает в объеме жидкости при неустойчивой стра-
тификации плотности в гравитационном поле, например в емкости с
