ХЕМОКОНВЕКЦИЯ РЕАГИРУЮЩИХ РАСТВОРОВ С КОНЦЕНТРАЦИОННО-ЗАВИСИМЫМИ ЗАКОНАМИ ДИФФУЗИИ

Цель: всестороннее исследование концентрационно-зависимых типов неустойчивости, возникающих в ходе химических реакций и влияющих на их протекание; изучение вопроса о перспективности применения переменных или неоднородных полей массовых сил для управления динамикой фронтальной химической реакции, что обосновывается чувствительностью систем с неоднородным распределением плотности к внешним инерционным полям; изучение протекания фронтальной химической реакции в микрожидкостных устройствах проточного типа. Предполагается, что изучаемые интенсивные режимы хемоконвекции, возникающие вследствие сложных законов диффузии реагентов, могут быть использованы для управления скоростью протекания реакции и степенью конверсии в микрореакторах. Экспериментально и теоретически исследовано поведение системы, находящейся под воздействием, как статического поля тяжести, так и переменных силовых полей (вибраций перпендикулярных фронту реакции, центробежной силы). Получены карты устойчивости, определены механизмы неустойчивости. Исследовано влияние межфазной поверхности. Впервые предложена математическая модель конвекции – реакции – диффузии, в рамках которой реализуется пространственный аналог перехода к хаосу через разрушение квазипериодического режима в рамках сценария Рюэля – Такенса. Показано, что при приведении водных растворов кислоты и основания, помещенных в вертикальную ячейку Хеле – Шоу, формируется хемоконвективная структура, представляющая собой модулированную стоячую волну, постепенно разрушающуюся со временем, повторяя последовательность бифуркаций сценария разрушения двумерного тора. В ходе эволюции системы пространственная ось, направленная вдоль фронта реакции, выполняет роль времени, а само время играет роль управляющего параметра.