Результаты. Выводы

3. Результаты

Рис. 3. Линии тока под воздействием стокслета, находящегося в точке в конусе с углом раствора

Рис. 4. Линии тока под воздействием стокслета, находящегося в точке в конусе с углом раствора

Рис. 5. Линии тока под воздействием стокслета, находящегося в точке в конусе с углом раствора

4. Выводы

В работе рассмотрен вопрос о движении жидкости в наноразмерном конусе. В результате моделирования движения жидкости в приближении Стокса было обнаружено образование вихрей. В [18] впервые была выявлена последовательность образующихся вихрей в остром угле. Позже подобное течение наблюдалось многими авторами, например, [5, 15, 19]. В данной работе рассматривалось осесимметричное течение внутри конуса под воздействием стокслета. Используемый метод позволяет получить функцию тока в некоторой ограниченной области относительно (область сходимости рядов). Получены картины линий тока для таких областей (Рис. 3-5), отличающихся друг от друга углом раствора конуса. Полученные результаты согласуются с результатами [16, 22, 12]. Можно заметить, что интенсивность вихрей существенно уменьшается с отдалением от вершины конуса. Сама картина течения зависит от выбранного вида стокслета (Рис. 2). Также важно отметить, что стокслет – не источник массы, а источник вихрей, поэтому в фиксированном объеме масса сохраняется. Клеточная структура течения характерна для потока Стокса. Для малых углов раствора конуса можно видеть вертикальную (по оси конуса) клеточную структуру в области, близкой к стокслету (Рис. 3-4). Для больших значений углов появляется горизонтальная ячеистая структура (Рис. 5).

Этот эффект может быть интересен с точки зрения нанохимических реакций. Экспериментально было обнаружено, что при течении в наноканалах происходит разделение компонентов жидкости ([10, 3]). Этот вопрос имеет ряд трактовок, однако, окончательно вопрос о природе химического разделения при течении в наноканале не решен. Решение вопроса об образовании вихрей в конической геометрии может способствовать построению теории течения многокомпонентных жидкостей, приводящего к их химическому разделению. Такая теория может стать основой для развития мембранной техники разделения компонентов с использованием наноканалов. Возможный ответ на этот вопрос: вихрь может быть причиной разделения компонент жидкости за счет их различной плотности. В свою очередь, он может вызывать химические реакции в разных частях вихря, то есть играть роль нанореактора.

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒