Convective instability in a two-layer system of reacting fluids with concentration-dependent diffusion


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The development of convective instability in a two-layer system of miscible fluids placed in a narrow vertical gap has been studied theoretically and experimentally. The upper and lower layers are formed with aqueous solutions of acid and base, respectively. When the layers are brought into contact, the frontal neutralization reaction begins. We have found experimentally a new type of convective instability, which is characterized by the spatial localization and the periodicity of the structure observed for the first time in the miscible systems. We have tested a number of different acid–base systems and have found a similar patterning there. In our opinion, it may indicate that the discovered effect is of a general nature and should be taken into account in reaction–diffusion–convection problems as another tool with which the reaction can govern the movement of the reacting fluids. We have shown that, at least in one case (aqueous solutions of nitric acid and sodium hydroxide), a new type of instability called as the concentration-dependent diffusion convection is responsible for the onset of the fluid flow. It arises when the diffusion coefficients of species are different and depend on their concentrations. This type of instability can be attributed to a variety of double-diffusion convection. A mathematical model of the new phenomenon has been developed using the system of reaction–diffusion–convection equations written in the Hele–Shaw approximation. It is shown that the instability can be reproduced in the numerical experiment if only one takes into account the concentration dependence of the diffusion coefficients of the reagents. The dynamics of the base state, its linear stability and nonlinear development of the instability are presented. It is also shown that by varying the concentration of acid in the upper layer one can achieve the occurrence of chemo-convective solitary cell in the bulk of an almost immobile fluid. Good agreement between the experimental data and the results of numerical simulations is observed.

Об авторах

E. Aitova

Perm State Humanitarian–Pedagogical University

Автор, ответственный за переписку.
Email: andreychatenko@gmail.com
Россия, Perm, 614990

D. Bratsun

Perm State Humanitarian–Pedagogical University; Perm National Research Polytechnic University

Email: andreychatenko@gmail.com
Россия, Perm, 614990; Komsomol’skii pr. 29, Perm, 614990

K. Kostarev

Institute of Continuous Media Mechanics, Ural Branch

Email: andreychatenko@gmail.com
Россия, ul. Akademika Koroleva 1, Perm, 614000

A. Mizev

Institute of Continuous Media Mechanics, Ural Branch

Email: andreychatenko@gmail.com
Россия, ul. Akademika Koroleva 1, Perm, 614000

E. Mosheva

Institute of Continuous Media Mechanics, Ural Branch

Email: andreychatenko@gmail.com
Россия, ul. Akademika Koroleva 1, Perm, 614000

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2016

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».