Численное исследование влияния поверхностного натяжения на структуру течения в цилиндрическом сосуде с учетом максимума плотности воды

Abstract

A convective flow of water near the density inversion point in a cylindrical vessel, in the center of which a cylindrical cooling element is vertically located, was numerically investigated. The effect of the maximum density of water on the structure of convective flows without taking into account the surface tension and taking into account the surface tension at the upper boundary was studied. The significant effect of the surface tension at the interface between the phases(of phases) on the formation of a convective flow. The analysis of temperature and velocity fields shows that when taking into account the influence of surface tension, the convective flow of the liquid grows in intensity and average flow rates, which leads to a faster cooling of the liquid in the vessel.

В работе численно исследовалось конвективное течение воды вблизи точки инверсии плотности в цилиндрическом сосуде, в центре которого вертикально расположен цилиндрический охлаждающий элемент. Изучалось влияние максимума плотности воды на структуру конвективных течений без учета поверхностного натяжения и с учетом поверхностного натяжения на верхней границе. Показано существенное влияние поверхностного натяжения на границе раздела фаз на формирование конвективного потока. Из анализа полей температур и скоростей следует, что при учете влияния поверхностного натяжения конвективное течение жидкости более интенсивно, возрастают средние скорости течения, которые приводят к более быстрому охлаждению жидкости в сосуде.