Диссертация

Диссертация посвящена исследованию влияния свойств межфазной границы на тепло- и массообмен вблизи поверхности раздела «жидкость-газ». Объектом исследования были конвективные течения, возникающие по обе стороны границы «жидкость-газ» в жидкостях со свободной поверхностью и там, где возникает адсорбционная пленка. В работе проводились измерения двумерных полей поверхностного давления, температуры, скорости, рельефа поверхности и поля показателя преломления при естественной конвекции с помощью современных, в том числе оригинальных, бесконтактных оптических методов. Результаты измерений сравнивались с данными двумерного численного моделирования, в котором задавались различные граничные условия в зависимости от наличия или отсутствия поверхностной пленки. В работе показано, что в дистиллированной воде и глицерине адсорбция примесей приводит к образованию поверхностной пленки, которая способна блокировать термокапиллярный эффект. Установлено, что наличие такой пленки приводит к изменению времени появления и размеров конвективных ячеек в жидкости при нестационарном равномерном охлаждении поверхности. Для горизонтальной конвекции при этом изменяется скорость переноса тепла и толщина пограничного слоя. В конвективных течениях также меняется знак кривизны свободной поверхности. В работе предложен новый метод измерения удельной площади и поверхностного давления в пленке нерастворимых ПАВ с помощью ИК-термографии. Предложена новая модификация теневого фонового метода, которая позволяет измерять рельеф поверхности жидкости для возмущений порядка микрона. Получена оценка границы применимости гипотезы подобия полей температуры и концентрации вблизи поверхности испарения, и установлен критерий, определяющий направление потока воздуха при наличии тяжелых паров.