Вышедшие номера
Внутренние волны плотности ударного типа, индуцированные хемоконвекцией в смешивающихся реагирующих жидкостях
Министерство образования и науки Российской Федерации, Инициативные научные проекты, 1.4539.2017/8.9
Брацун Д.А. 1
1Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Email: DABracun@pstu.ru
Поступила в редакцию: 21 июня 2017 г.
Выставление онлайн: 19 сентября 2017 г.

Дается теоретическое объяснение явления спонтанного возникновения волн плотности, обнаруженных недавно экспериментально в двухслойных системах смешивающихся жидкостей, помещенных в узкий вертикальный зазор ячейки Хеле-Шоу в поле тяжести. Верхний и нижний слои представляют собой соответственно водные растворы кислоты и основания, при контакте которых начинает протекать реакция нейтрализации. Процесс сопровождается сильной зависимостью коэффициентов диффузии реагентов от их концентрации, что приводит к возникновению локальных карманов плотности, в которых развивается конвекция. При определенных условиях полости схлопываются, порождая скачок плотности, который перемещается быстрее характерных возмущений в среде и имеет вид ударной волны. Предложена математическая модель явления, которая при определенных допущениях может быть формально сведена к уравнениям движения сжимаемого газа. Представлены численные расчеты, проводится сравнение с данными экспериментов. DOI: 10.21883/PJTF.2017.20.45152.16927