ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОРИЕНТАЦИИ ВНУТРЕННЕГО НЕОДНОРОДНО НАГРЕТОГО ЦИЛИНДРА НА КОНВЕКТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ ЗАЗОРЕ

Автор: Борис Сергеевич Селетков

Соавторы: Макарихин И.Ю., Гончаров М.М., Голдобин А.А.

Организация: Пермский Государственный Национальный Исследовательский Университет

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОРИЕНТАЦИИ ВНУТРЕННЕГО НЕОДНОРОДНО НАГРЕТОГО ЦИЛИНДРА НА КОНВЕКТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ ЗАЗОРЕ

В проведенном исследовании экспериментально изучены ориентационные эффекты в ячейке Хеле-шоу, полость которой образована частично нагретыми коаксиальными цилиндрами (Рисунок  1 а). В качестве рабочей жидкости выступала вода. Внешний и внутренний цилиндры были изготовлены из меди и пластика соответственно. Одна из половин внутреннего цилиндра представляла собой нагреватель, созданный путем заполнения полости нихромовой нитью и термопастой и герметизацией слоем меди. Для обеспечения фиксированного перепада температур ячейка помещалась в резервуар с жидкостью. Температура нагревателя поддерживалась с помощью ПИД регулятора.

В работе получены скоростные поля с помощью флуоресцирующего красителя, в качестве которого использовался родамин. Он впрыскивался через канал, выход которого располагался на поверхности нагревателя. Зарегистрированные конвективные структуры качественно совпадают с результатами расчётов (Рисунок 1 б, в), опубликованных в статье [1]. Слабый изгиб конвективного факела в эксперименте связан с действием сил трения на фронтальной и тыльной стенке, которые не учитывались в расчётах.

 

Были получены зависимости угла наклона факела от угла ориентации нагревателя при различной толщине ячейки.

1. Matvey Maksimovich Goncharov. et al. Gravity Orientation Effects on Convection in the Gap Between Partially Heated Cylinders //Journal of Thermophysics and Heat Transfer. – 2022. – С. 1-9.