Волновое течение испаряющейся пленки жидкости

Abstract

Численным методом исследованы волнообразование и теплоперенос в ламинарной стекающей пленке жидкости при наличии испарения. Для описания нелинейных волн в жидкой пленке применена интегральная модель, модифицированная с учетом фазового превращения. Проведено численное моделирование волновых режимов течения неизотермической пленки при наличии испарения на межфазной поверхности. Показано, что на поверхности испаряющейся пленки развиваются естественные волны, обусловленные неустойчивостью течения. Впервые изучена эволюция возбужденных волн в испаряющейся пленке в широком частотном диапазоне. Показано, что возбужденные волны начинают развиваться на значительно меньшем расстоянии, чем естественные. Амплитуда развитых волн падает с увеличением расстояния. Интенсификация теплопереноса волнами происходит в основном из-за уменьшения толщины пленки между пиками. Локальное число Нуссельта определяется длиной участка между пиками, которая возрастает в процессе взаимодействия и слияния отдельных пиков. Показано, что в определенном диапазоне частоты возбуждения волны существенно интенсифицируют теплоперенос по сравнению с естественными волнами.

Nonlinear wave formation and heat transfer in a laminar falling liquid film in the presence of evaporation are studied numerically. The integral boundary layer model, modified with account of the phase change has been used to describe the wave motion. Numerical simulation of waves in a non isothermal film flow in the presence of evaporation Nonlinear wave formation and heat transfer in a laminar falling liquid film in the presence of evaporation are studied numerically. The integral boundary layer model, modified with account of the phase change has been used to describe the wave motion. Numerical simulation of waves in a non isothermal film flow in the presence of evaporation on an interface is carried out. It is shown that the natural waves caused by instability of flow occur on a surface of evaporating liquid film. For the first time the authors studied the evolution of excited waves in an evaporating film. It is shown that the forced waves occur on smaller distance, than natural ones. The amplitude of the developed waves drops with distance increase. Heat transfer wave intensification is mainly caused by decrease of a film thickness between peaks. Local Nusselt number is determined by distance between the peaks which increases at interaction and merging of some peaks. It is shown that the forced waves intensify essentially heat transfer within a certain range of frequencies in comparison with the naturally occurred waves.