Концентрационная конвекция в связи с большим диффузионным временем обладает рядом существенных отличий от тепловой конвекции [1, 2], которые усиливаются при наличии границ раздела жидких фаз. Объемная достаточно медленная гравитационная конвекция поставляет поверхностно активное вещество (ПАВ) к межфазной поверхности, вызывая тем самым вспышки интенсивной конвекции Марангони. Как показывают эксперименты, одновременное существование концентрационной гравитационной и капиллярной конвекции обычно приводит к возникновению колебательного режима. Демонстрируются несколько систем, в которых экспериментально наблюдались колебательные режимы концентрационной конвекции. Другая особенность концентрационной конвекции при наличии межфазных границ связана с тем, что выход молекул ПАВ на границу имеет механизм, отличный от формирования возмущения температуры поверхности. На свободной границе жидкости образуется поверхностная фаза, в которой концентрация ПАВ определяется конкуренцией адсорбционного и десорбционного процессов. Поэтому концентрационная конвекция Марангони возникает по другой схеме, чем термокапиллярная конвекция, и начинается, как показывают эксперименты, при достижении на поверхности некоторого конечного градиента концентрации ПАВ [3]. Величина критического градиента ПАВ зависит от степени предварительной очистки жидкости, но в наших экспериментах не удавалось довести ее до нуля. Это заставляет при численном моделировании поверхностной фазы приписывать ей «бингамовские» свойства ? элементы поверхностной фазы приходят в движение при превышении касательными напряжениями некоторого предельного значения.
|
