Самойлова А., Егорова А. «Влияние анизотропии проницаемости и свойств дна на тепловую конвекцию в донных отложениях» Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 4, с. 55-63 (2024)

Изучается влияние анизотропии проницаемости пористой среды и изменения проницаемости дна на конвективную неустойчивость в морских донных отложениях. Донные отложения моделируются как горизонтальная двухслойная система, состоящая из верхнего слоя пористой среды, насыщенной водой (наличие примесей не учитывается), и нижнего непроницаемого полубесконечного массива. Рассматриваются два типа граничного условия для фильтрационного потока на верхней границе (дне водного тела): открытая и непроницаемая граница. Линейный анализ устойчивости проводится в рамках сопряженной задачи о конвекции в горизонтальном слое пористой среды с жидкостью и теплопередаче в непроницаемом массиве снизу. Получены аналитические выражения для функции тока и температуры конвективной неустойчивости в зависимости от значений параметра анизотропии проницаемости пористой среды. Мерой анизотропии проницаемости принято отношение коэффициентов проницаемости в вертикальном и горизонтальном направлениях. Показано, что с увеличением анизотропии симметрия конвективного течения относительно центра слоя пористой среды нарушается: центр конвективного вала смещается к нижней границе слоя в среде с большей анизотропией. Поле температуры глубже проникает во второй слой непроницаемой среды с ростом анизотропии проницаемости. Получены выражения, определяющие кривые нейтральной устойчивости для различных значений параметра анизотропии и при разных граничных условиях сверху. Определены критические значения числа Рэлея–Дарси и волнового числа. Порог возникновения конвекции повышается в системе с непроницаемой верхней границей по сравнению с открытой верхней границей. Увеличение анизотропии существенно понижает порог конвективной неустойчивости, а также уменьшает критическое волновое число. В пределе сильной анизотропии проницаемости, когда в горизонтальном направлении жидкость просачивается через пористую среду практически без сопротивления, конвекция становится длинноволновой, порог ее – ниже на порядок в сравнении с изотропной средой.

Чиглинцев И., Лепихин С. «К вопросу о неустойчивости пузырьков газа в жидкости к дроблению при воздействии слабой волной давления» Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 4, с. 64-71 (2024)

На основе численного моделирования рассматривается динамика волны давления в пузырьковой жидкости в цилиндрическом и коническом каналах. Анализируется склонность пузырьков газа к дроблению за фронтом волны из-за развития неустойчивости Рэлея–Тейлора и Кельвина–Гельмгольца. В первом случае критерием неустойчивости пузырьков выступает число Бонда, во втором – число Вебера. Выявлено, что при одинаковом начальном состоянии пузырьковой системы разрушение пузырьков из-за неустойчивости Рэлея–Тейлора может происходить при меньших амплитудах воздействующей волны давления, чем по механизму неустойчивости Кельвина–Гельмгольца. Показана возможность дробления пузырьков в сужающемся канале волнами давления малой амплитудой, которые при распространении в цилиндрическом канале не изменяют дисперсность газовой фазы. Установлена максимальная пороговая дисперсность смеси, при которой дробление пузырьков волнами рассмотренной амплитуды не происходит.