Представлены результаты наземного моделирования и космического эксперимента по изучению диффу- зии поверхностно-активного вещества (ПАВ) из капли бинарной смеси в окружающую жидкость. Целью исследования являлась оценка роли капиллярных эффектов в формировании массообмена в условиях максимального подавления гравитационного движения, выбор характеристик для описания процесса ра- створения ПАВ из капли и эволюции концентрационного поля вокруг нее. Применение интерферометрии позволило визуализировать структуру течений и полей концентрации ПАВ и проследить их эволюцию. Обнаружено, что в лабораторном эксперименте с каплей в тонком горизонтальном слое диффузия ПАВ сопровождается развитием интенсивной нестационарной конвекции Марангони. Причиной движения являются вертикальные градиенты ПАВ, возникающие на свободной границе капли в результате действия архимедовой силы, а нестационарный характер обусловлен существенным различием во временах диффу- зии и вязкости. В микрогравитации процесс диффузии ПАВ, напротив, вызвал возникновение относитель- но слабой и быстро затухающей концентрационной конвекции Марангони, несмотря на неоднократное создание условий для ее развития. Основой наблюдаемого явления оказалось формирование долгоживу- щих полей концентрации вблизи межфазной поверхности благодаря большому характерному времени диф- фузии ПАВ и отсутствию гравитационных механизмов движения.
|
