Продольное сдвиговое течение в кольцевом оребренном канале с условием скольжения на внешней границе
Автор: Кривохижин Дмитрий Валерьевич, Чернышев Игорь Викторович
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Моделирование, информатика и управление
Статья в выпуске: 2 (45), 2018 года.
Бесплатный доступ
В приближении Стокса решена задача о ламинарном сдвиговом течении вязкой жидкости в кольцевом канале с оребренной наружной цилиндрической поверхностью при поступательном движении внутреннего цилиндра. Решение краевой задачи для продольной скорости потока в кольцевом секторе получено путем декомпозиции расчетной области с последующим представлением полей скорости в виде разложений по собственным функциям уравнения Лапласа. Ряды ограничивались конечным числом слагаемых, и коэффициенты находятся численно. Расчеты полей скорости выполнены при варьировании ширины канала, количества ребер и их высоты. Приведены оценки для макроскопической скорости скольжения на эффективной границе оребрения.
Оребренный канал, сдвиговое течение, приближение стокса, собственные функции, скорость скольжения, гидрофобные поверхности
Короткий адрес: https://sciup.org/149129836
IDR: 149129836 | УДК: 532.516: | DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2018.2.6
Longitudinal shear flow in the annular finned channel with slip condition at the external boundary
In the present study, in the Stokes approximation, we have solved the problem of the laminar shear flow of a viscous fluid in an annular channel with a finned external cylindrical surface for the translational motion of the inner cylinder. The solution of the boundaryvalue problem for the longitudinal velocity in the annular sector has been obtained by decomposition of the flow domain with subsequent representation of the velocity fields in the form of series expansions in eigenfunctions of the Laplace equation. The velocity fields for the corresponding subdomains are: cos( ) , ln ln (, ) ( ) 1 2 0 1 1 1 0 n t t t n n A A t r nr n r n rr w r W A (, ) cos( ) . 1 2 2 2 n p p p n n w r B p r n r n r n, where, 1,2,3,... 2 (2 1) 0 0 n n t n pn n The unknown coefficients A n, B n can be obtained from the matching conditions on the subdomain boundary. To obtain an approximate solution, we restrict the number of terms in the series considered by the numbers N and M respectively. This mathematical model gives a good approximation for the longitudinal velocity field in channels with different number of fins and their height. The results can be used to simulate the effect of macroscopic hydrophobicity on a textured or porous boundary. The value of the longitudinal velocity, averaged at the level of the fins edges, can be a good approximation for the slip velocity at the interface of “liquidtextured surface”.
Список литературы Продольное сдвиговое течение в кольцевом оребренном канале с условием скольжения на внешней границе
- Мосина, Е. В. Течение жидкости в окрестности пористой границы / Е. В. Мосина, И. В. Чернышев // Вестник Нижегородского университета им Н.И. Лобачевского. - 2011. - Вып. 4. - № 3. - С. 999-1001.
- Мосина, Е. В. Течение жидкости в плоском канале над слоем регулярной пористой среды / Е. В. Мосина, И. В. Чернышев // Научный электронный архив Академии Естествознания. - Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: http://www.econf.rae.ru/article/8903 (дата обращения: 07.04.2018). - Загл. с экрана.
- Мосина, Е. В. Фильтрационная модель продольного течения в цилиндрическом оребренном канале / Е. В. Мосина, И. В. Чернышев // ПМТФ. - 2012. - Т. 53. - № 3. - С. 48-55.