Convective flows of a colloidal suspension in a Hele-Shaw cell under vertical vibrations

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Numerical simulation of convection of a colloidal binary mixture in a Hele-Shaw cell under vertical vibrations of finite amplitude has been carried out. The boundary of convective instability in a modulated gravity field is found. Bifurcation diagrams are constructed and the concentration distributions of nanoparticles corresponding to various solutions are analyzed. Thermal vibration convective flows are studied in the case of positive thermal diffusion of nanoparticles and their gravitational stratification. It is shown that vibrations, depending on the frequency, can both increase the intensity of the convective flow and weaken it.

About the authors

I. N. Cherepanov

Perm State National Research University

Author for correspondence.
Email: che-email@yandex.ru
Russian Federation, Perm

B. L. Smorodin

Perm State National Research University

Email: bsmorodin@yandex.ru
Russian Federation, Perm

References

  1. Mewis J., Wagner N.J. Colloidal Suspension Rheology, Cambridge Series in Chemical Engineering. Cambridge: Univ. Press, 2012. 393 p.
  2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М: Наука, 1986. 736 c.
  3. Shliomis M.I., Smorodin B.L. Convective instability of magnetized ferrofluids // J. Magn. Magn. Mater. 2002. V. 252. № 1–3. P. 197–202.
  4. Mason M., Weaver W. The Settling of Small Particles in a Fluid // Phys. Rev.. 1924. V. 23. P. 412–426.
  5. Shliomis M.I., Smorodin B.L. Onset of convection in colloids stratified by gravity // Phys. Rev. E. 2005. Т. 71. № 3. 036312.
  6. Buongiorno J. Convective Transport in Nanofluids // Trans. ASME. J. Heat Transf. 2006. V. 128. P. 240–250.
  7. Löven H. Particle-resolved instabilities in colloidal dispersions // Soft Matter. 2010. V. 6. P. 3133–3142.
  8. Hele-Shaw H.S. The flow of water // Nature. 1898. V. 58, P. 34–36.
  9. Lamb H. Hydrodynamics. Cambridge: Univ. Press, 1993. 768 p.
  10. Любимов Д.В., Путин Г.Ф., Чернатынский В.И. О конвективных движениях в ячейке Хеле–Шоу // Докл. АН СССР. 1977. Т. 235. № 3. C. 554–556.
  11. Путин Г.Ф., Ткачева Е.А. Экспериментальное исследование надкритических конвективных движений в ячейке Хеле-Шоу // Изв. АН СССР. МЖГ. 1979. № 1. С. 3–8.
  12. Глухов А.Ф., Путин Г.Ф. О возникновении конвекции на фоне медленного течения // Изв. АН СССР. МЖГ. 1982. № 1. С. 174–176.
  13. Келлер И.О., Тарунин Е.Л. Конвекция в ячейке Хеле-Шоу с учетом теплообмена на широких гранях // Изв. РАН. МЖГ. 1995. № 2. С. 24–32.
  14. Бабушкин И.А., Демин В.А. Экспериментальное и теоретическое исследование переходных конвективных режимов в ячейке Хеле-Шоу // Изв. РАН. МЖГ. 2006. № 3. С. 3–10.
  15. Гаврилов К.А., Демин В.А., Путин Г.Ф. Конвективные когерентные структуры в ячейке Хеле-Шоу//Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36. В. 4. С. 68–74.
  16. Глухов А.Ф., Демин В.А., Попов Е.А. Термовибрационная конвекция бинарной смеси в ячейке Хеле-Шоу// Вестник Пермского университета. Серия: Физика. 2012. № 2 (20). С. 12–18.
  17. Smorodin B.L., Cherepanov I.N., Ishutov S.N., Myznikova B.I. Convection of a colloidal suspension in a Hele-Shaw cell// Eur. Phys. J. E. 2017. V. 40. 18.
  18. Смородин Б.Л., Тараут А.В. Параметрическая конвекция слабопроводящей жидкости в переменном электрическом поле // Изв. РАН. МЖГ. 2010. № 1. С. 3–11.
  19. Могилевский Е.И. Неустойчивость слоя жидкости при периодических воздействиях: стекающая пленка в переменном электрическом поле// Изв. РАН. МЖГ. 2017. № 2. С. 90–100.
  20. Браверман Л.М. О вибрационной тепловой конвекции в ячейке Хеле-Шоу// Конвективные течения. Пермь, 1989. С. 73–78.
  21. Гершуни Г., Келлер И.О., Смородин Б.Л. О вибрационно-конвективной неустойчивости в невесомости; конечные частоты // Докл. РАН. 1996. Т. 348. № 2. С. 194–196.
  22. Канторович Л.В., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. Л.: Физматгиз, 1962. 708 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences