初始浮力比对多组分液体分层失稳的影响

摘要

cqvip:采用实验研究手段,在可视化矩形容器内构造多组分液体分层系统,通过分析不同质量分数差和侧壁漏热下容器内流体的分层演化规律和温度响应情况,揭示初始浮力比(Rρ)对系统失稳形态、分界面移动速度、失稳积聚能量和分层系统稳定性的影响。结果表明随着初始浮力比的增大,分层结构失稳形态和分界面移动速度呈现不同规律,且存在临界初始浮力比(Rρc)使分层系统保持稳定。当初始浮力比较低时(Rρ≤0.35),边界浮升流穿透分界面后可到达液体表面,掺混区域位于上层液体上部,分界面下移速度整体较快,后期逐渐减慢;当初始浮力比较高时(0.47≤Rρ≤Rρc),边界浮升流不能到达液体表面,掺混区域主要位于上层液体侧部,分界面下移速度整体较慢,后期逐渐加快。同时发现,随着初始浮力比的增加,分界面穿透时间延后,分层失稳时积累能量越多,这导致漏热率相同时,初始质量分数差较大的情况更加危险;而质量分数差相同时,可能存在漏热率低而更危险的情况。