Экспериментальное и теоретическое исследование устойчивости течения жидкости с переменной вязкостью в плоских и кольцевых каналах

Проект направлен на изучение условий потери устойчивости ламинарного режима течения термовязкой жидкости в плоских и кольцевых каналах при наличии градиента температуры по сечению канала. В проекте предполагается всесторонний подход к решению поставленной задачи, состоящий в использовании экспериментальных и теоретических методов исследования. Для проведения измерений параметров течения жидкости будет создана экспериментальная установка совместно с системой наблюдения, состоящей из оптически прозрачных плоских и кольцевых каналов при наличии перепада температур на гранях ячейки. В поток жидкости будет вводиться подкрашенная жидкость для визуализации процесса перемешивания потока в результате турбулентных возмущений. При этом будет осуществляться фото и видеофиксация результатов наблюдений. Основой теоретического исследования предлагается использование слабо нелинейной теории гидродинамической устойчивости, позволяющей построить систему уравнений при конечных возмущениях. Данное обстоятельство будет существенно необходимым при сопоставлении теоретических решений с экспериментальными данными по определению критического числа Рейнольдса, так как в классической теории для изотермического течения из решения уравнения Орра-Зоммерфельда получаем значение Re=5772. Научная новизна проекта состоит в: - построении теории гидродинамической устойчивости жидкостей с учетом зависимости вязкости от температуры; - развитии слабо нелинейной теории гидродинамической устойчивости для исследования ламинарно-турбулентного перехода в термовязких жидкостях; - экспериментальном определении критического числа Рейнольдса термовязкой жидкости; - разработке оригинального численного метода решения нелинейной задачи на собственные значения; - сопоставлении теоретических результатов с данными экспериментальных измерений. Актуальность проблемы связана с установлением влияния зависимости вязкости от температуры на критическое значение числа Рейнольдса и его уточнение в рамках слабо нелинейной теории гидродинамической устойчивости, в разработке методики определения критерия ламинарно-турбулентного перехода при напорном течении термовязкой жидкости в канале с неоднородным распределением температуры по сечению, необходимостью решения прикладных задач в геофизике, термогидродинамике установок и аппаратов нефтехимических производств, трубопроводного транспорта энергоресурсов и при определении режимов течения теплоносителей в теплообменниках.