DIFFUSION AND DEPOSITION OF BROWNIAN PARTICLES IN THE BOUNDARY LAYER IN FLOW OF A DISPERSED MIXTURE PAST A PERMEABLE SURFACE

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The effect of mass transfer (owing to fluid injection or suction) with a surface in disperse flow on the processes of diffusion and deposition of Brownian particles in the boundary layer is studied. The equations of motion and diffusion of a dispersed mixture are presented in the boundary layer approximation with regard for the dependence of the effective viscosity of the suspension on the volume particle content. The boundary value problem is formulated in self-similar variables with regard for the fluid suction (injection) rate on the permeable surface. An analysis of the diffusion equation is carried out at small and large Schmidt numbers and in these limiting cases approximations of its solutions are found. In particular, it is shown that in the boundary layer, in the limit as the Schmidt number increases indefinitely, the derivative of the particle concentration with respect to the independent self-similar variable tends to the Dirac delta function. The results of numerical solution of the formulated boundary value problem obtained at various values of the constitutive parameters are discussed with reference to the plate boundary layer. It is found that in the presence of injection there exists a characteristic Schmidt number (depending on the injection intensity) such that a region without particles appears in the boundary layer at the higher Schmidt numbers. The effect of the injection intensity on the dimensions of this region is studied. The dependences of the diffusion particle flow toward the plate surface on the Schmidt number are analyzed in the case of the presence or absence of injection (suction).

About the authors

T. R. Amanbaev

Auezov South Kazakhstan State University

Email: tulegen_amanbaev@mail.ru
Shymkent, Kazakhstan

References

  1. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. М.: Наука, 1987. 464 с.
  2. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 2. М.: Наука, 1987. 360 с.
  3. Осипцов А.Н. О структуре ламинарного пограничного слоя дисперсной смеси на плоской пластине // Изв. АН СССР. МЖГ. 1980. № 4. С. 48–54.
  4. Голубкина И.В., Осипцов А.Н. Влияние примеси неиспаряющихся капель на структуру течения и температуру адиабатической стенки в сжимаемом двухфазном пограничном слое // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 3. С. 58–69.
  5. Гришин А.М., Забарин В.И. Двухфазный пограничный слой с несжимаемой несущей фазой на пластине при вдуве и отсосе газа с поверхности // ПМТФ. 1987. № 5. С. 54–61.
  6. Бардаханов С.П., Новопашин С.А., Серебрякова М.А. Исследование теплопроводности наножидкостей на основе наночастиц оксида алюминия // Наносистемы: физ., хим., математика. 2012. Т. 3. № 1. С. 27–33.
  7. Buongiorno J. Convective transport in nanofluids // J. Heat Transfer. 2006. V. 128. № 3. P. 240–250. https://doi.org/10.1115/1.2150834
  8. Bhatti A., Mustafa M., Rafiq T. Falkner-Skan flow of nanofluid past a static wedge with partial slip conditions using different models // International Communications in Heat and Mass Transfer. V. 129, December 2021, 105690. https://doi.org/doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer
  9. Liu J.T.C., Fuller M.E., Wu K.L., Czulak A., Kithes A.G. Felten C.J. Nanofluid flow and heat transfer in boundary layers at small nanoparticle volume fraction: Zero nanoparticle flux at solid wall // Archives of Mechanics. 2017. V. 69. № 1. P. 75–100.
  10. Аманбаев Т.Р. Моделирование и расчет течений наножидкости в пограничном слое // Журнал технической физики. 2018. Т. 88. № 11. С. 1635–1641. https://doi.org/10.21883/JTF.2018.11.46623.2567
  11. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Ч. 1. М.: Наука, 1983. 528 с.
  12. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. 736 с.
  13. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. 840 с.
  14. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 711 с.
  15. Лойцянский Л.Г. Ламинарный пограничный слой. М.: Физматгиз, 1962. 479 с.
  16. Schlichting H., Bussmann K. Exakte Losungen fur die laminare reibungsschicht mit absaugung und ausblasen. Schriften der dt. Akad. der Luftfahrtforschung. 1943. Ser. B. 7. № 2. P. 25–69.
  17. Авдуевский В.С., Оброскова Е.И. Исследование ламинарного пограничного слоя на пористой пластине с учетом теплои массообмена // Изв. АН СССР. Сер. Механика и машиностроение. 1960. № 4. С. 52–59.
  18. Бурдэ Г.И. Об одном классе решений уравнений пограничного слоя // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 1990. № 2. С. 45–51.
  19. Ракитский Ю.В., Устинов С.М., Черноруцкий И.Г. Численные методы решения жестких систем. М.: Наука, 1979. 208 с.
  20. Гельфанд И.М., Шилов Г.Е. Обобщенные функции и действия над ними. Изд. 2-е. М.: Физматгиз, 1959. 243 с.
  21. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989. 457 с.
  22. Аманбаев Т.Р. Особенности поперечного течения в ламинарном пограничном слое на проницаемой поверхности // Журнал СО РАН. Прикладная механика и техническая физика. 2023. № 4. С. 55–66. https://doi.org/10.15372/PMTF202215183

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences