Устойчивость двухслойных течений в горизонтальном канале при диффузионном испарении

В диссертационной работе проведено систематическое изучение характеристик тепломассобмена в двухслойной системе жидкость – газ в условиях диффузионного испарения. В рамках модели испарительной конвекции изучено одно точное решение уравнений Обербека – Буссинеска, описывающее установившееся совместное течение жидкости и спутного потока газа в миниканале. Построено обобщение точного решения на случай неоднородного испарения. На основе сравнения с экспериментальными данными выделены типы граничных условий и варианты постановок краевых задач, обеспечивающие наилучшее качественное и количественное описание конвективных режимов с неоднородным испарением. Впервые проведено систематическое исследование линейной устойчивости точного решения, описывающего двухслойные течения с постоянной скоростью испарения, относительно плоских и пространственных возмущений. Определены пороги конвективной устойчивости при изменении конфигурации волны возмущения, гравитационного воздействия, толщины слоёв рабочих сред, расхода газа, поперечного перепада температуры. Установлено, что в рассматриваемой системе всегда реализуется колебательная неустойчивость, которая проявляется формированием дрейфующих вдоль потока гидродинамических и тепловых структур. Отмечено стабилизирующее влияние термокапиллярного эффекта. Показано, что для большинства конфигураций наиболее опасными являются пространственные возмущения. Впервые на основе точного решения исследованы характеристики устойчивости течений в двухфазной системе с испарением в случае деформируемой поверхности раздела рабочих сред. Установлено, что учёт деформируемости границы жидкость – газ приводит к повышению порога устойчивости относительно пространственных возмущений.