Экспериментальное исследование условий возникновения и структуры свободноконвективных течений тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

№ 0«

На правах ру

1 з ДЕК 2503

?ах руткйписи

Путин Геннадий Федорович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И СТРУКТУРЫ СВОБОДНОКОНВЕКТИВНЫХ ТЕЧЕНИЙ

01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Пермь - 2000

Работа выполнена на кафедре общей физики Пермского государственного университета.

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, профессор Пухначев В.В.

(Институт гидродинамики СО РАН, Новосибирск)

доктор физико-математических наук Гетлинг A.B. (Научно-исследовательский институт ядерной физики Московского государственного университета)

доктор физико-математических наук, профессор Тарунин Е.Л. (Пермский государственный университет);

Ведущая организация - Институт проблем механики РАН (Москва).

Защита состоится " " 2000 г. в IS часов

на заседании диссертационного совета Д-063.59.03 в Пермском государственном университете (г. Пермь, ГСП, 614600, ул. Букирева, 15).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Г

Ученый секретарь,

кандидат физико-математических наук, доцент

п

ис с CU^

Г.И. Субботин

г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

Свободная конвекция, обусловленная силами плавучести, широко распространена и часто бывает определяющей в самых разнообразных процессах природы и техники. Это делает важным изучение условий возникновения и пространственно-временную эволюцию гравитацгонно-конвективных течений в различных ситуациях и при воздействии разных осложняющих факторов — переменных инерционных ускорений, вынужденного течения, пористой среды, неоднородности состава, магнитного поля, условий космического полета. Настоящая работа, где изложены результаты экспериментальных исследований, выполненных в 1972 - 2000 г. г., состоит в постановке и решении широкого класса задач конвективной неустойчивости, расширяющих понимание и формирующих общие фундаментальные закономерности термо-гидродинамических систем.

Целью работы является экспериментальное исследование устойчивости механического равновесия и конвективных течений неизотермических жидкостей в статическом поле тяжести, в переменных инерционных полях и в условиях космического полета, а также тепловой конвекции магнитных жидкостей в гравитационном и магнитном полях.

Научная новизна работы заключается в проведении ключевых экспериментов по реализации и исследованию вибрационной, параметрической и термомагнитной конвекции, хаотических режимов гравитационной конвекции в простых системах, конвекции в невесомости. При этом впервые:

обнаружено конечно-амплитудное колебательное возбуждение конвекции в полярных жидкостях, смесях и магнитных коллоидах под действием гравитационного расслоения;

обнаружены хаотический режим конвекции в течении простой структуры, колебательный режим на фоне медленного продува, жесткие переходы между возмущенным равновесным и свободно-конвективным

состояниями, изовихревое конвективное течение при боковом обогреве в ячейке Хеле-Шоу;

обнаружены новые структуры конвективных движений в кубической области, эффекты повышения конвективной устойчивости и ориентации конвективной ячейки медленным вынужденным течением;

получены одноячейковые периодические и нерегулярные автоколебательные конвективные режимы в эллипсоиде;

обнаружен эффект увеличения эффективной теплопередачи в пористой среде за счет внутрипоровой конвекции при различии теплопроводностей насыщающей жидкости и пористого материала;

экспериментально реализованы неоднозначность квазистационарных конвективных структур и теплопереноса в ограниченных пористых объемах и конвективные колебания при медленном прокачивании жидкости через пористую среду;

экспериментально исследован эффект стабилизации конвективной устойчивости горизонтального слоя при поперечном прокачивании жидкости;

обнаружены последовательные переходы в системе двух соприкасающихся несмедшвающихся жидких слоев от состояния покоя к свободной конвекции в одной из жидкостей и вынужденному течению в другой, а затем - к свободно-конвективным течениям в обоих слоях;

экспериментатьно реализован вибрационно-конвективный механизм возбуждения тепловой конвекции высокочастотными инерционными ускорениями, изучена конвекция в горизонтальном слое при совместном действии статического и вибрационного механизмов;

экспериментально реализован эффект стабилизации статически неустойчивого механического равновесия неизотермической жидкости высокочастотными вертикальными вибрациями;

экспериментально реализован параметрический резонанс в термоконвекции при модуляции поля тяжести вертикальными инерционными ускорениями;

экспериментально исследована конвективная неустойчивость подъемно-опускного течения в вертикальном слое в режиме развитого взаимодейсгвия температурных волн;

экспериментально исследованы устойчивость и надкритические течения в вертикальном слое при совместном действии статического гравитационного и вибрационного механизмов конвекции, обнаружены термовибрационная мода неустойчивости и режим с неустойчивым уединенным вихрем;

обнаружены нерегулярные волновые режимы конвекции в магнитной жидкости, обусловленные конкуренцией термического и концентрационного градиентов плотности;

исследована термогравитационная конвекция в магнитной жидкости при ориентирующем воздействии подъемно-опускного течения в наклонном и продольного магнитного поля в горизонтальном слоях, а также их конкуренция и стабилизирующее влияние при одновременном наложении во взаимно перпендикулярных направлениях;

исследованы конвективная неустойчивость и теплообмен в горизонтальном слое ферроколлоида под действием термомагнитного механизма конвекции в поперечном магнитном поле, определены условия дестабилизации и, напротив, повышения устойчивости в зависимости от параметров системы;

экспериментально обнаружена термомагнитная мода конвективной неустойчивости течения в вертикальном слое магнитной жидкости в поперечном магнитном поле;

разработаны ячейки для исследования гравитационной и вибрационной тепловой конвекции на космических аппаратах, проведено наземное моделирование течений в этих ячейках применительно к условиям невесомости;

разработан автоматизированная аппаратура "Дакон" (датчик конвекции) для экспериментов на космических аппаратах. В 1998 - 2000 г. г. с прибором выполнено более 50 сеансов измерений в различных модулях и в разных

режимах функционирования орбитальной станции "Мир". Обнаружена конвекция, порождаемая объемными силами плавучести в микрогравитационном поле;

выполнены эксперименты по изучению гравитационной чувствительности в окрестности термодинамической критической точки с использованием французских приборов "АЫСЕ-1,2" на орбитальной станции "Мир". Обнаружены осредненное виброконвективное движение и низкочастотные инерционные колебания.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается использованием современных методов измерения и обработки данных, детальной проработкой методических вопросов, подробным анализом погрешностей и воспроизводимостью результатов. В тех задачах, для которых имеются теоретические результаты, наблюдается их согласие с экспериментальными данными автора. Так же хорошо его результаты согласуются с экспериментами других авторов там, где такие эксперименты выполнялись.

Научная и практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что в ней получены систематические экспериментальные результаты, имеющие фундаментальное значение для понимания общих фундаментальных закономерностей термо-гидродинамических систем. Большая часть задач, изучаемых в работе, непосредственно связана с подготовкой экспериментов по гидромеханике невесомости и их наземной проработкой, а также с лабораторным моделированием конвекции и теплообмена в технологических процессах и устройствах, в задачах физики атмосферы и океана. Результаты исследований использовались в Институте проблем механики РАН, Институте прикладной математики РАН, Институте физики атмосферы РАН, Институте механики сплошных сред УрО РАН, Ракетно-космической корпорации "Энергия", Пермском государственном педагогическом университете. В 1975 2990 г. г. работа выполнялась в соответствии с Координационными планами АН СССР; в 1987 - 1990 г. г. - по Решению Госкомиссии Совмина СССР № 133

б

от 20.03.1987. В течение последних десяти лет работа проводилась по программе "Университеты России" (1992), Межвузовской программе (1992), проектам Минобразования РФ (1992, 1994, 1996, 2000), Миннауки РФ (1995), грантам Российского фонда фундаментальных исследований 96-01-01267, 9701-00559, 00-01-00450, поддержки ведущих научных школ 96-15-96084, 00-1500112, Международного научного фонда МР 5000 (1993), Европейского Союза ЮТА8-94-529.

Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 112 работ. Основное содержание диссертации отражено в публикациях [1 - 57]. В частности, эти результаты докладывались на II Всесоюзной конференции "Современные проблемы тепловой конвекции", Пермь, 1975; IV Всесоюзном семинаре по численным методам механики вязкой жидкости, Пермь, 1976; Всесоюзной конференции "Проблемы турбулентных потоков жидкости и газа", Донецк, 1977; Всесоюзном семинаре по прикладной магнитной гидродинамике, Пермь, 1978; П, III и IV Всесоюзных семинарах по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости, Пермь, 1981, Черноголовка, 1984, Новосибирск, 1987; III, IV, V и VI Всесоюзных конференциях по магнитным жидкостям, Плес, 1983, 1985, 1988, 1991; XI и XII Рижских совещаниях по магнитной гидродинамике, Рига, 1984, 1987; VI Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике, Ташкент, 1986; XIV и XV Гагаринских научных чтениях по авиации и космонавтике, Москва, 1986, 1988; III, IV, V Всесоюзных совещаниях по физике магнитных жидкостей, Ставрополь, 1986, Душанбе, 1988, Пермь, 1990; II Всесоюзной конференции "Моделирование роста кристаллов", Рига, 1987; X Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, Обнинск, 1987; I и: II Всесоюзных конференциях "Нелинейные колебания механических систем", Горький, 1987, 1990; Всесоюзном семинаре-совещании по электрогидродинамике жидких диэлектриков, Ленинград, 1989; I и II Российских национальных конференциях по теплообмену, Москва, 1994, 1998; I Российской конференции по космическому материаловедению, Калуга, 1999;

VII Российском Симпозиуме "Механика невесомости. Итоги и перспективы фундаментальных исследований гравитационно-чувствительных систем", Москва, 2000; International Symposium "Self Waves in Biology, Chemistry and Physics", Pushino, 1983; International Symposium "Generation of the Large-Scale Structures in Continuous Media", Perm-Moscow, 1990; International Symposium on Hydrodynamics and Heat/Mass Transfer in Microgravity, Perm-Moscow, 1991; International Symposium on Physical Problems of Ecology, Izhevsk, 1992; VHIth European Symposium on Materials and Fluid Science in Microgravity, Brussels, 1992; International Conference on Flow through Porous Media: Fundamentals and Reservoir Engineering Applications, Moscow, 1992; International Workshop "Non-Gravitational Mechanisms of Convection and Heat/Mass Transfer", Zvenigorod, 1994; International Aerospace Congress, Moscow, 1994; 9th European Symposium "Gravity-Dependent Phenomena in Physical Sciences", Berlin, 1995; 33d and 38th Aerospace Sciences Meetings & Exhibits, Reno, NV, 1995, 2000; Third Microgravity Fluid Physics Conference, Cleveland, Ohio, 1996; 7th, 8th International Plyos Conferences on Magnetic Fluids, Plyos, Russia, 1996, 1998; Joint Xth European and Vlth Russian Symposium on Physical Sciences in Microgravity, St. Petersburg, Russia, 1997; Russian-French Workshop oh Near-Critical Fluids Space Flight Experiments, Toulouse, 1997; 5th, 7th and 8th International Conferences on Magnetic Fluids, Riga, 1989, Bhavnagar, 1995, Timisoara, 1998; IV-VI International Workshops on the Stability of Homogeneous and Heterogeneous Fluids Flows, Novosibirsk, Russia, 1996 - 2000; Russian - US Workshop "OLiPSE 01 Post-Flight Analysis", Perm, Russia, 1998; International Conference on the Methods of Air-Physical Research, Novosibirsk, Russia, 1998; XVIII Microgravity Measurement Group Meeting, Florida, 1999; Meeting of the American Physical Society, 1999; XXVII International Workshop on Nonlinear Oscillations in Mechanical Systems. St. Petersburg, Russia, 1999; International Conference on Fluxes and Structures in Fluids, St. Petersburg, Russia, 1999; II International Conference on Control of Oscillations and Chaos, St. Petersburg, Russia, 1999; 1st Meeting of the Topical Team "Chemical-Physics in Near-Critical and Supercritical Fluids", Paris, 2000; 4th

pamir International Conference "MHD at dawn of 3rd Millennium", Gience, France, 2000; 20th International Congress of Theoretical and Appllied Mechanics, Chicago, 2000.

II - XIV Всесоюзных, Российских и международных школах "Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность", Москва, 1978-2000; Всесоюзных школах "Физические методы исследования атмосферы и океана", Москва, 1981, 1983, 1985; Всесоюзной школе "Стохастические колебания в радиофизике и электронике", Саратов, 1983; XX Всесоюзной школе по физике твердого тела "Коуровка", Пермь, 1986; V— IX Всесоюзных школах "Нелинейные волны", Горький, 1978 -1989; X - XII Международных зимних школах, Пермь, 1995 - 1999;

на Пермском Гидродинамическом семинаре, 1974-2000; на семинарах Института механики МГУ, Института физики атмосферы РАН, Института проблем механики РАН, Института теплофизики СО РАН, Института механики сплошных сред УрО РАН, Seminar "Chemistry and Material Science", University of Alabama in Huntsville, 1997.

Научной сессии Отделения проблем машиностроения, механики и процессов управления РАН "Задачи механики в условиях микрогравитации", Москва, 1993; заседаниях секции № 1 "Космическое материаловедение" Совета РАН по космосу, Москва, 1996, 2000; подсекции 9.3 "Механика невесомости и гравитационно-чувствительные системы" КНТС РАН по научным и прикладным исследованиям, Москва, 1999; проблемного совета № 4 РК НТС Росавиакосмоса, Москва, 2000.

Личный вклад автора. В работах [12, 13, 21, 27] автору принадлежит экспериментальная часть; работы [2, 3, 14], выполнены совместно со студентами под руководством автора, в работах [1, 4 - 9, 11, 18, 20, 22, 23, 25, 32, 34 - 36, 39 - 42] всеми, а в [37, 38, 43 - 49] частью соавторов являлись студенты, аспиранты я соискатели, работавшие под руководством автора, которому принадлежат постановка задачи, участие в разработке оборудования и методики, поисковых экспериментах, получении и интерпретации данных, в

работе [50] автору принадлежат конструкции кювет и результаты исследования термогравитационной и вибрационной конвекции, в работах [51, 52] -постановка задачи и участие в измерениях, обработке и интерпретации данных; [30, 31, 53] - постановка экспериментальной части исследований, участие в лабораторном моделировании; в работах [54 - 57] - предложение программы космических экспериментов, их сопровождение в центре управления полетами, обработка результатов; в работах [18, 19, 28, 29] - участие в экспериментах и обработке данных.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка цитируемой литературы и содержит 106 рисунков и 206 страниц текста.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во Введении обосновывается актуальность темы диссертации, новизна и практическая значимость ее результатов, оценивается личный вклад автора в публикациях по теме работы.

Вторая глава "Гравитационные свободноконвективные течения" содержит шесть разделов. Первый раздел посвящен особенностям возникновения медленных конвективных течений. Изложены результаты опытов с ячейкой Хеле-Шоу, на границах которой теплообменниками создавалась разность температур ЛТ. Структура течения определялась по отклонениям 91 температуры, измерявшимся термопарами. В однокомпонентных неполярных жидкостях (бензол, декан, чегыреххлористый углерод), в согласии с общепринятыми представлениями, конвекция ответвляется от механического равновесия мягко и носит стационарный характер; В противоречие с этим, в однокомпонентных жидкостях с полярными молекулами - воде, этаноле и др. - конвекция возбуждается жестко и имеет вид колебаний вблизи порога. Безразмерная амплитуда движения & = {/э./улт для

0.1

0.05

0.

в

/

4-

V, мм/с

5 0.74 «\

ч

•■■■■■Л-,..,-...-.

Со ЯаЖас

0.9

1.15 Рис. 1

1.4

ю

воды приведена на рис. 1. Число Рэлея Яа = g/ЗATh /к/ ; здесь § - ускорение свободного падения; Д ц % - коэффициенты теплового расширения, кинематической вязкости и температуропроводности жидкости, И -определяющий размер полости. Такое ветвление характерно для систем с тепловым и концентрационным градиентами плотности. В подтверждение выполнены опыты со смесями неполярных декана и СС14, в которых неоднородности плотности возникали за счет гравитационного осаждения микрокапель; припороговые одновихревые колебания такой смеси представлены на рис. 2. Указанное сходство позволяет предположить, что ^'СЧ.''- - #' жесткое колебательное ветвление в полярных Н®^ ■ жидкостях обусловлено гравитационным

расслоением агрегатов, ооразованных ж-' ^' молекулярными диполями. Для сравнения рис 2 изучена конвекция в жидкости с магнитными

диполями - дисперсии магнетита в керосине, которая также обнаруживает жесткую потерю устойчивости и колебательные режимы вблизи порога. Прямые измерения индукционным датчиком подтвердили наличие перепадов концентрации магнитной фазы при конвекции.

Во втором разделе описаны конвективные течения в ячейке Хеле-Шоу при различных ориентациях градиента температуры и при воздействии возмущающих течений. В подогреваемой снизу ячейке после потери

устойчивости неподвижного состояния возникают стационарное одновихревое, а при больших Ка - дзухвихревое движения. При Кси'Кас >1.4 возбуждаются нерегулярные колебания, фазы которых изображены на рис. 3. Эти колебания явились одной из первых физических реализаций хаотического поведения в простой гидродинамической системе. Изучена конвекция в подогреваемой снизу ячейке

Рис. 3

и

50

25

Ла 3 /

24

и>—л-"" Ре

и—

0

0.1 1 Рис.4

10

Хеле-Шоу при наличии продольного горизонтального течения. На рис. 4 изображена карта конвективных; число Пекле Ре = ус1/%, V - средняя скорость

продува. В области 1 вынужденное течение устойчиво. В области 2 на горизонтальный поток накладывается монотонная конвекция. В области 3 вихри периодически вытесняются

зарождающимися у узкой стенки ячейками с противоположным вращением. Изучен жесткий переход к одновихревому свободноконвективному движению на фоне двухвихревого возмущения, создаваемого с помощью подогреваемых электрическим током проволочек и обладающего структурой второй критической моды (теория Е.Л.Тарунина). Показано, что в ячейке Хеле-Шоу с горизонтальным градиентом температуры на границах возникает изовихревое движение.

В разделе 3 исследовались движения в кубической полости. В жидкостях с большими числами Прандтля наблюдался диагональный вал и двухваликовые движения. Горизонтальное течение существенно повышает конвективную устойчивость и ориентирует ось вала по направлению продува.

В четвертом разделе экспериментально реализованы одноячейковые автоколебания в эллипсоиде (теория Ф.В.Должанского). Колебания состоят в изменении интенсивности двух базисных валов, вращающихся вокруг

0,11

0,07

горизонтальных осей эллипсоида, вследствие чего ось результирующего вала качается в экваториальной плоскости. Частота и фазовые траектории этих колебаний представлены на рис. 5. .ас При больших Яа жестко возбуждались 12 15 13 непериодические одноваликовые осцилляции.

Рис- 5 Пятый раздел посвящен исследованию

конвективной устойчивости в пористой среде. При определении теплопереноса учитывалась поправка, обусловленная "микроконвекцией", возникающей в

порах при различии теплопроводностей жидкости и массива. Характеристики конвекции медленно дрейфуют в течение времени наблюдения. На рис. б а) приведены квазистационарные значения числа Нуссельта; их разброс намного превосходит погрешность. Неоднозначность зависимостей Ии(Ка/Яас) и &(Ка/Кас) сопровождается отличием структур. На фрагментах б) - г) приведены четыре коротких валика, один вытянутый вдоль полости вал и два валика, изогнутых в виде буквы V. Изучена конвекция в узком пористом параллелепипеде при наличии горизонтального течения. Квазидвумерная

2.5

2,0 1,5 1,0 0,5

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Рис. 6 а)

0.2 0,0 -0,21

Г)

б) в)

конвекция при Ка/Кас 2 2 имеет вид колебаний, в процессе которых пробегается набор структур, возникающих в отсутствие прокачки; прекратив вдувание, удается "захватить" произвольное состояние из этого набора. При Яа/Яас £ 2 течения стационарны. Результаты эксперимента качественно согласуются с теорией Д.В.Любимова.

В шестом разделе описаны опыты с горизонтальным слоем, через пористые границы которого прокачивается вертикальный поток; конвективная устойчивость слоя в этом случае существенно повышается. Показано, что в двухслойной системе потеря механического равновесия при гравитационной конвекции связана с возникновением свободной конвекции в той жидкости, где раньше достигаются критические условия, и вынужденного движения в другом слое. Следующий переход сопряжен с появлением свободной конвекции и во второй жидкости.

Третья глава "Тепловая конвекция в переменных инерционных полях" состоит из семи разделов. Раздел 3.1 посвящен анализу условий для реализации вибрационных и резонансных эффектов, описанию методики и аппаратуры.

В разделе 3.2 изучается устойчивость механического равновесия в горизонтальном слое при продольных вибрациях. Карта режимов в координатах Ray, Ra изображена на рис. б; Rav = (bcoßhAT)2/2 vj (С.М.Зеньковская), где Ъ и со

- амплитуда и круговая частота колебаний. Прямые 1-3 изображают границу неустойчивости и изолинии Nu = 1.2 и 1.4. В области а) система находится в квазиравновесии; в области б) возникают конвективные валики, выстроенные перпендикулярно

направлению колебаний слоя. Интерполяция пороговой прямой дает в точке пересечения с горизонтальной осью величину RayC = (2.1 ±0.1)-103, хорошо согласующуюся с теоретическим значением критического вибрационного параметра в невесомости (Г.З.Гершуни, Е.М.Жуховшдаш).

В разделе 3.3 излагаются опыты по параметрическому возбуждению движений при нагреве сверху, когда конвекция, обусловленная статическим

Рис.7

350 н

175

• b = 25 см о-Юсм ■ - 21 см х - 6 см ° - 15 см о - 4 см

механизмом, отсутствует. Карта режимов в слое гептана толщиной 2 мм представлена на рис. 8. По оси ординат нанесена амплитуда модуляции г = Ьа>2/¡АТЬ3/у^ас. а по оси абсцисс -безразмерный период колебаний инерционного ускорения г= 2яу/сок2'. В областях б) и в) наблюдается параметрическая конвекция; в области а)

0

осредненного течения нет.

В разделе 3.4 описывается конвекция в горизонтальном слое при поперечных инерционных ускорениях и подогреве снизу, когда имеются два противоположных эффекта: подавление релеевской конвекции при высоких частотах и параметрическое возбуждение в резонансных областях. Карта конвективных режимов, полученная в экспериментах с этанолом, изображена

6

2,5 Рис. 9

К'10'

на рис. 9; вибрационная скорость а = Ьсо(ух)"2/§112. В области а) наблюдались релеевские структуры, отраженные на рис. 10 а) - в). Первый кадр показывает валы в неподвижной полости. Модуляция поля тяжести приводит к увеличению размера валов (кадры б, в). Пороговая кривая 1 имеет вертикальную асимптоту а- (4.2 ± 0.2)-10-2. В области б) карты статически неустойчивое механическое равновесие приобретало

устойчивость. В зонах в) и г) возникало продольное течение: в области з) оно

Рис. 10 а) б) в) г) д)

накладывалось на релеевскую конвекцию и было направлено вдоль валиков; в зоне г) релеевская составляющая угасала, тогда как обсуждаемое движение сохранялось в виде вала, охватывающего всю полость. При переходе через границу 3 - в областях д) и е) - возбуждались короткие параметрические валики с поперечными размерами, примерно равными половине толщины слоя. Пример таких структур приведен на рис. 10 г), д). Правее границы а = а - в области е) - рэлеевская компонента отсутствует, однако параметрическое движение сохраняется. В областях а) и б) изложенные результаты согласуются

0

и

с теорией Г.З.Гершуни и Е.М.Жуховицкого; но в теории не отражены длинноволновая мода в областях в), г) и длинноволновое и параметрическое движения правее асимптоты а = а.

Вторая половина главы 3 посвящена устойчивости конвективных течений. Рассмотрение проводится для базовой задачи - вертикального слоя между изотермическими пластинами, нагретыми до разных температур. В разделе 3.5 описываются движения в статическом поле. Ранее в жидкостях с высокими числами Прандтля наблюдались режимы, при которых валики во встречных потоках не успевали развиться до взаимодействия между собой, либо волновые течения в пограничных слоях, разделенных малоподвижным

Рис. 11 а) б) в) г)

ядром. В описываемых экспериментах выбор жидкости (керосин, Рг — 26) и размеров камеры обеспечил взаимодействие волн в подъемном и опускном течениях. Первая бифуркация связана с появлением на фоне основного течениястоячей волны в виде системы горизонтальных вихрей (кадр а), периодически обменивающихся интенсивностью с соседними роллами. Вторая бифуркация обусловлена зигзаговой неустойчивостью вихрей (кадр б). Дальнейший рост числа Рэлея ведет к появлению неупорядоченной картины (кадр в), а затем базовое течение выстраивает поперечные струйки в

0,3

0,15

А 1,2 0,6 А

1 £Гц 0 Ыш 91к,. №

0

1

2

Рис. 12 а) 11а = 5.4-10

0

1

б) Аз = 7.9-10

0

периодически расположенные вертикачьные вихри (кадр г); эффект аналогичен объединению рэлеевских ячеек в продольные валы подъемно-опускным потоком в наклонном слое (раздел 4.3, рис.49). Спектры ркс. 12, соответствующие кадрам б) и д) предыдущего рисунка, иллюстр;фуют увеличение амплитуды и частоты пульсаций и нарастание нерегулярности сигнала по мере повышения параметра Рэлея.

В разделе 3.6 описана конвекция в вертикальном слое, совершающем продольные горизонтальные колебания. Карта устойчивости подъемно-опускного течения приведена на рис. 13. В области а) базовое течение устойчиво. Правую границу этой области образует вертикальная прямая Ray= (2.1 ± 0.5)-103. В области б) на подъемно-опускное дви-кение накладываются стационарные вертикальные вибрационно-конвективные валы (рис. 14 а). Валиковая вибрационная составляющая аналогична валам, возникающим из равновесия при продольных вибрациях горизонтального слоя (рис. 7). Таким образом, базовое течение, направленное вдоль вибрационных валиков, не влияет на их порог возбуждения и форму. В свою очередь, возмущения в виде вибрационных вертикальных валов не влияют на порог

неустойчивости подъемно-опускного

движения: верхняя граница области а) является горизонтальным отрезком, проходящим через пороговую точку в статическом поле. Над областью а) сохраняются и надкритических течения, характерные для неподвижной полости -зигзаговые валы, затем неупорядоченные ячеистые движения и вертикальные вихревые струи, подобные изображенным на кадрах б) - г) рис. 32 для Rav = 0; Однако недеформированные горизонтальные вихри, представленные на кадре а) рис. 11, в вибрирующей кювете не наблюдались. В области г), условно показанной на карте пунктиром,

0

Ra-10"4 в г _

-j- - а i _L 1 i а 1 » . б

1 I ! s ! ■ RaylO"3

0

2

Рис. 13

Рис. 14 а)

б)

непериодически возникают зкгзаговые деформации и перетяжки валов, изображенью на рис. 14 б).

Раздел 3.7 посвящен исследованию конвекции в вертикальном слое жидкости при его вибрациях вдоль поля тяжести. В такой ситуации гравитационно- и вибрационно-конвективные моды неустойчивости имеют близкую форму, что приводит к их сильному взаимодействию. Карта режимов представлена на рис. 15 В области а) гравитационное течение устойчиво. В нижней части области неустойчивости б) надкритические структуры имеют вид

периодических горизонтальных виброконвективных валов с неподвижными осями (фрагмент б). Гравитационное течение ортогонально осям вибрационных валов и поэтому повышает порог их появления; стабилизирующий эффект растет с увеличением критерия Рэлея. При больших Яа вибрационные валы медленно смещаются вниз и разрываются, испытывая зигзаговую неустойчивость (кадр а) рис. 15). В верхней части области б) неустойчивость подъемно-опускного течения обусловлена бегущими тепловыми волнами, представленными периодическими полосами малой контрастности на двух первых кадрах кинограммы рис. 15 6)-д). Вибрационный механизм проявляется в этом режиме в виде уединенного вала, который зарождается у одной из боковых границ и пересекает всю полость (кадры б - г). В дальнейшем вибро-конвективный валик терпел зигзаговую неустойчивость и разделялся на периодические подковообразные обрывки, которые уносились вверх и вниз базовым течением. Эта стадия иллюстрируется кадрами г) - д). При больших надкритичностях одновременно зарождались несколько вибрационных валиков, каждый из которых разрушался по описанному сценарию.

Рис. 16 а) б) в) г) д)

Четвертая глава "Тепловая конвекция в магнитных жидкостях" состоит из восьми разделов. В первом из них описывается методика эксперимента. Термомагнитный механизм конвекции определяется критерием р.0(/ЗтМАТк)2/рю(1->-%„), где рт, М ^ " относительный пиромагнитный коэффициент, намагниченность и дифференциальная восприимчивость магнитной жидкости; //„ - магнитная проницаемость вакуума. Использовались коллоидные дисперсии магнетита в керосине с намагниченностью насыщения М$ = 48 кА/м. Для наблюдения конвективных структур использовался жидкокристаллический термоиндикатор.

В разделе 4.2 описывается гравитационная конвекция в подогреваемом снизу горизонтальном слое высотой 3.5мм. В изученном интервале 1 < АТ/АТс^ движения ферроколлоида были нестационарными. Характерный период колебаний уменьшался от одного часа вблизи порога до нескольких минут при наибольших АТ. Конвекция ответвлялась от теплопроводного состояния жестко и с гистерезисом. Разность температур, необходимая для возбуждения течения, менялась в широких пределах в зависимости от предыстории эксперимента. Напротив, разность температур А Тс = 8,1 К при возвращении к кондуктивному режиму воспроизводилась. Характерной чертой конвекции является поперечно-валиковая неустойчивость рэлеевских роллов, состоящая в их спонтанном разрушении на ячейки и обрывки валиков различной длины и

последующем объединении в новые валики. В большинстве реализаций перестроения совершались на упорядоченных системах валов

(рис. 17 а). Иногда роллы и ячейки Рис. 17 а) б) в)

располагались неупорядоченно и квази-

периодически образовывали фрагменты в виде спиралей и "мишеней" (рис 17 б). В случае, когда перепад А /"увеличивался скачком, могли возникнуть одно- и двухзаходные спирали, заполняющие всю полость (рис. 17 в). Крупномасштабные спирали нестабильны и переходят в нестационарные валы.

Раздел 4.3 посвящен изучению гравитационной конвекции в наклонном слое магнитной жидкости; карта режимов представлена на рис. 18. По оси абсцисс

нанесен утол а наклона полости к горизонту; по оси ординат - разность температур А Т, отнесенная к пороговому перепаду для горизонтального (аг=0) слоя.. При отклонении слоя от горизонтального положения возникает течение, при котором жидкость всплывает вдоль нагретой и опускается вдоль охлажденной стенок. Ниже пороговой кривой, обозначенной на карте точками 1, это движение устойчиво. Выше пороговой линии на базовое течение накладываются рэлеевские роллы и ячейки, демонстрирующие нерегулярную в пространстве и времени модуляцию. При а< 17° и АТ/АТС< 1.8 (точки 2 и 3 карты) эволюция релеевских структур обусловлена поперечно-валиковой неустойчивостью. В точках 2 перестроения совершались в системе спиральных и мишенеобразных доменов и коротких валиков, подобных изображенным на рис 17 б). С увеличением а и А Ториентирующее действие подъемно-опускного течения возрастает; в точках 3 валы полностью вытянуты вдоль базового потока.

1 Обозначения 4 рис 18 изображают

состояния, в которых по кювете

I квазипериодически перемещается

3 фронт рэлеевской конвекции Рис. 19 а) б) в) г)

Рис. 18

(рис. 19 а). В точках 5 рэлеевская составляющая затухала в зонах меньшего масштаба, неупорядоченно перемещавшихся по полости (рис. 19 б). Обозначениями 6 на представлены модулированные бегущие волны, сопровождающиеся нерегулярным изменением амплитуды и пространственного периода рэлеевских валов. Пример такого состояния приведен на рис. 19 в); стрелкой показана новая светлая полоса, распространяющаяся вниз. При больших АТ определяющим механизмом поведения рэлеевской составляющей становится движение дефектов (рис. 19 г): в приполюсной области рождается и продвигается вниз светлая полоса -дислокация переползания; вблизи центра полости новая полоса перецепляется с одной из прежних, то есть имеет место скольжение дефекта.

В разделе 4.4 описывается конвекция в горизонтальном слое,

находящемся в продольном

М/М3

0.5 1.5 2.5 ДТ/ДТс Рис. 20

магнитном поле. Карта режимов представлена на рис. 20.

Ориентирующее действие

магнитного поля аналогично описанному выше влиянию подъемно-опускного движения в наклонном слое. Область 1 соответствует механичес кому

равновесию. Пороговый перепад температуры не зависит от поля, что согласуется с теорией. В слабых полях - в областях 2 и 3 - конвективные структуры, как и в отсутствие поля, испытывают поперечно-валиковую неустойчивость. Вопреки теории, при умеренных разностях АТ в области 2 сохраняются спиральные и концентрические домены и хаотически ориентированные валы, подобные показанным на рис. 17 и не совпадающие с направлением вектора Н. При больших АТ в области 2 карты большая часть валов вытянута вдоль силовых линий (рис. 21 а), поле горизонтально). При внесении конечно-амплитудных возмущений в области 2 мог возбудиться

режим с нерегулярным распространением фронта

конвекции, аналогичный

изображенному на рис. 19 а).

Рис. 21 а) б) в) г)

Над областью 2 карты магнитное поле выстраивает вдоль силовых линий все валы. В области 3 эти валы спонтанно разрушаются в различных частях кюветы под действием поперечно-валиковой неустойчивости, а затем восстанавливаются (кадр б) В области 4 по полю кюветы нерегулярным во времени и в пространстве образом кочуют одна или несколько бесконвективных зон (кадр в). В области 5 карты валы, оставаясь ориентированными вдоль силовых линий, разбегаются от экватора к полюсам кюветы. Это происходит за счет вклинивания в валиковую систему двух

встречных светлых полос (двух пар валов), возникающих у концов горизонтального диаметра (кадр г). В области сильных полей, обозначенной на рис. 20 цифрой 6, последовательность изменений обратна по отношению к области 5: экваториальные ваты 4 8 дт/дтс образуют перетяжку в центральной части Рис. 22 резервуара, расползаются и исчезают у боковых

границ. В разделе 4.5 обсуждается ситуация, когда магнитноее поле и подъемно-опускное течение взаимно перпендикулярны, и сопровождающие их механизмы отбора конвективных структур конкурируют друг с другом. На рис. 22 представлена диаграмма режимов термо-гравитационной конвекции в наклонном слое ферроколлоида в горизонтальном продольном магнитном поле. Во внешней области а) диаграммы первичное течение устойчиво. Внутри заштрихованного "сапога" на это течение накладываются различные нестационарные рэлеевские структуры. Пока магнитное поле мало (область б) диаграммы), гидродинамический ориентационный механизм преобладает над

магнитным, и конвективные валы выстраиваются вдоль сдвигового течения (рис. 19). В сильных полях (в области в) гравитационно-конвективные валики располагаются вдоль силовьгх линий (рис. 21); при этом вблизи порога может оставаться только одна горизонтальная светлая полоса (кадр а) рис. 23), которая разрушается по тому же сценарию, как в вибрационной конвекции (рис. 16). При обоих вариантах расположения валиков либо базовое течение, либо магнитное поле перпендикулярны их осям и стараются погасить ролеевскуга конвекцию, поэтому последняя существует лишь в узких слоях, примыкающих к координатным плоскостям диаграммы. Крутой изгиб поверхности

устойчивости (взъем "сапога") на рис. 57 соответствует переходу от

гидродинамического к магнитному механизму ориентации. Соизмеримый вклад этих

Рис. 23 а) б) г)

механизмов в окрестности пересечения зон б) и в) диаграммы ориентирует валики под углом ~ 45° к направлению поля или дробит их на "подковы", или "галочки" (рис. 23, кадры б) и г).

В разделе 4.6 изучается конвекция в горизонтальном слое ферроколлоида, возбуждаемая поперечным магнитным полем. Установлено, что относительно малые градиенты плотности, образующиеся вследствие седиментации магнитных частиц, оказывают существенное влияние на термоконвекцию, повышая либо, напротив, понижая устойчивость посредством концентрационио-гравитационного и концентрационно-магнитного механизмов. В жидкостях с высоким содержанием магнитной фазы, где за счет больших значений намагниченности и пороговых перепадов температур числа Рэлея Нам достигают величины ~ 103, дестабилизирующая роль термомагнитной силы является преобладающей, и конвекция в подогреваемой снизу жидкости возбуждается при ЛТ<ЛТс(Н = 0). В разбавленной жидкости значения на два порядка ниже, к на первый план выступает

стабилизирующее действие гравитационного осаждения коллоидных частиц.

В разделе 4.7 исследовано влияние поперечного однородного магнитного поля на устойчивость подъемно-опускного течения и структуру вторичных

конвективных движений в вертикальном слое ферроколлоида, подогреваемом с широкой боковой стороны. В области а) карты (рис. 24) первичное движение устойчиво. Выше сплошной кривой на базовое течение пороговым образом накладывается термомагнитная

конвекция. Подъемно-опускное течение располагает конвективные роллы вертикально; между пороговой и пунктирной линиями карты валиковая составляющая непериодически угасает и восстанавливается в разных частях кюветы; выше пунктирной кривой валики разбегаются от центра к экваториальным боковым границам за счет дислокаций скольжения и переползания. С удалением вглубь области неустойчивости волновое число к возрастает.

В разделе 4.8 с помощью индукционного датчика исследуется кинетика барометрического распределения частиц в магнитном коллоиде. Измерены профили концентрации по высоте в различные моменты времени. Из анализа распределения оценен радиус агрегатов -3-10"6 см и количество частиц в агрегате ~ 102; указанные данные согласуются с результатами опытов по магнитофорезу (В.М.Бузмаков, А.Ф.Пшеничников).

Пятая глава "Тепловая конвекция в невесомости" содержит три раздела. В первом из них проведено лабораторное моделирование конвекции, вызываемой силами плавучести, применительно к условиям космического полета. Для изучения гравитационной (инерционной) и вибрационной конвекции в микрогравитационном поле разработана ячейка, изображенная на рис. 62 а). Одна из методик регистрации конвекции с помощью этой кюветы заключается в наблюдении за деформациями фронта тепловой волны, распространяющейся от нагревателя. На рис. 25 б) - в) приведены теневые картины такого процесса

о.б -м/Мз чя"

0.4

0.2

4.7 а 5-3 ДТ,К

0 10 20 Рис. 24

Рис. 26

Рис. 25 а) б)

при наземном моделировании.

В разделе 5.2 описана аппаратура "Дакон" (датчик конвекции) для

исследования гравитационной/инерционной конвекции на космических аппаратах, с которой проведено более 50 сеансов измерений на орбитатьном комплексе "Мир" в течение 25 - 28 экспедиций в 1998 - 2000 г. г. Аппаратура состоит из конвективной камеры и блока управления и сбора информации (рис. 26). На рис. 27 приведены показания прибора во время стыковки скосмическим кораблем "Союз" - ТМ - 29. Датчик располагался вблизи шлюзовой камеры модуля "Квант". Учет амплитудно-частотной характеристики дает для проекции импульса инерционных ускорений на ось чувствительности датчика в момент стыковки величину -2-Ш3 На рис.28 показан спектр сигнала во время восьмисугочного эксперимента; удаление датчика от центра масс 12 м. Указанный стрелкой пик на 46 минутах соответствует полупериоду орбитзльного дзиженя космической станции. При больших расстояниях от центра масс основной вклад с таким

периодом

0,2

-0,2

......4.........— Г.. С ,

V

0 10 20 Рис. 27

0,4 0,8 £10, Гц Рис. 28

вносит градиент гравитации поля Земли. Эксперимент дает для

орбитальной компоненты

микроускорения оценку 2-10"6 g.

В разделе 5.3 описаны опыты по тепловой конвекции в окрестности термодинамической критической точки на ОС "Мир", выполненные с помощью французской аппаратуры "АПСЕ-Г, 1995 г. и "АЫСЕ-2", 1999 -2000 г. г. Использовалась обсуждавшаяся в разделе 5.1 методика обнаружения конвекции по поведению тепловой волны (рис. 25 б, в). Аппаратура содержит цилиндрическую полость с плоскопараллельными стеклами. В качестве нагревательного элемента использовался термистор, расположенный внутри полости. Рис. 25 г), д) иллюстрируют эволюцию теплового фронта в шестифтористой сере. Кадр г) получен при превышении критической температуры на 5 К; кадр д) - 0.121 К. В первом случае тепловая неоднородность симметрично расширяется в диффузионном режиме, тогда как во втором пятно распространяется несимметрично и значительно быстрее. Различный отклик может быть объяснен тем, что с приближением к критической точке коэффициент термического расширения быстро возрастает, а температуропроводности, напротив, существенно уменьшается, что приводит к увеличению гравитационного и вибрационного критериев Релея и к возникновению конвективного переноса. В низкочастотном режиме затененное пятно совершало пульсационные смещения в фазе с инерционным ускорением; осредненное движение не возникало.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что конвективные течения в полярных жидкостях, жидких смесях и магнитных коллоидах возбуждаются жестко, а в неполярных жидкостях - мягко; эффект связан с барометрическим расслоением.

2. Обнаружены простые нерегулярные конвективные колебания в ячейке Хеле-Шоу; стабилизация и колебательные режимы при продуве; жесткое ветвление свободно-конвективного режима на фоне возмущения со структурой второй критической моды; реализовано изовихревое движение при боковом обогреве.

3. Обнаружены диагональный вал и двухвихревые движения в кубической

полости; горизонтальное течение ориентирует вал по потоку и повышает порог конвекции.

4. Экспериментально обнаружены периодические и нерегулярные конвективные автоколебания одноваликового движения в эллипсоиде.

5. Обнаружена внутрипоровоя конвекция, обусловленная различием теплопроводностей пористого материала и насыщающей жидкости.

6. Экспериментально показано, что в ограниченном пористом объеме вблизи порога возникает набор квазистационарных движений. Этот набор пробегается при колебаниях, возбуждаемых вынужденной фильтрацией жидкости.

7. Экспериментально показано, что поперечная фильтрация через слой с проницаемыми границами повышает порог конвективной неустойчивости.

8. Изучены переходы между возмущеннымми и свободно-конвективными состояниямив в двухслойной системе.

9. Реализована термовибрационная конвекция.

10.Реализованы параметрическое резонансное возбуждение и подавление конвекции переменными инерционнвми ускорениями. Обнаружены области неустойчивости и структуры, не описанные в теории.

11.В вертикальном слое жидкости реализовано взаимодействие встречных температурных волн. Обнаружены продольные вихревые струи. Изучено взаимодействие гравитационного и вибрационного течений при различных взаимных направлениях. Обнаружен уединенный вкброконвективный вал.

. 12.0бнаружено, что термоконвективные движения в магнитной жидкости носят нерегулярный волновой характер, объясняемый конкуренцией теплового и барометрического градиентов плотности. В горизонтальном слое гравитационно-конвективные валы под действием поперечно-валиковой неустойчивости разрушаются на ячейки и вновь объединяются в изогнутые валы, либо образуют спиральные и мишенеобразные домены; иногда возникал свернутый в спираль вал, занимающий всю полость.

13. Показано, что в горизонтальном слое ферроколлоида в продольном магнитном поле наблюдаются те же термогравитационные волновые

структуры, как при фоновом течении в наклонной полости. При малых управляющих параметрах сохраняются поперечно-валиковая неустойчивость и перестроения между спиральными и круговыми доменами. При больших воздействиях все валики выстроены вдоль базового потока или силовых линий и участвуют в модулированных бегущих волнах.

М.Разработаны кюветы для экспериментов по тепловой конвекции на космических аппаратах. Выполнено наземное моделирование применительно к условиям полета.

15.Проведены эксперименты на орбитальной станции "Мир". В различных режимах работы станции зарегистрирована конвекция, вызываемая силами плавучести.

2. Публикации по теме диссертации

1. Глухов А.Ф., Путин Г.Ф. О возникновении конвекции на фоне медленного течения// Изв. АН СССР. МЖГ. 1982. № I. С. 174 - 176.

2. Катанова Т.Н., Путин Г.Ф. Надкритические движения в подогреваемом снизу вертикальном слое. Сб. "Гидродинамика", вып. 9. Пермский государственный педагогический институт. Пермь, 1976, с. 28 - 36.

3. Путин Г.Ф., Старикова Т.Е. Конвективная устойчивость равновесия плоского наклонного слоя жидкости. Сб. "Гидродинамика", вып. 6. Пермский государственный университет. Пермь, 1975, с. 13-21.

4. Божко A.A., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование термомагнитной конвекции в однородном внешнем поле// Изв. АН СССР. Сер. физ. 1991. Т. 55, №6. С. 1149- 1155.

5. Глухов А.Ф., Зорин C.B., Путин Г.Ф., Петухова Е.С. Тепловая конвекция в связанных вертикальных каналах конечной высоты// Конвективные течения. Пермь, 1985. С. 24-31.

6. Зорин C.B., Путин Г.Ф. Лабораторное моделирование процесса развития термоконвекции// Изв. АН СССР. ФАО. 1988. Т. 24, N 4. С. 351 - 358.

7. Putin G.F., Zyuzgin A.V. Experimental Realization of Active Control of Convection. Proceedings of Joint Xth European and Vlth Russian Symposium on Physical Sciences in Microgravity, St. Petersburg, Russia, 1997, v. 1, pp. 262 - 265.

8. Зюзгин A.B., Путин Г.Ф. Динамическое управление устойчивостью конвективной системы. Сб. "Гидродинамика", вып. 11. Пермский университет. Пермь, 1998, с. 123 - 139.

9. Глухов А.Ф., Путин Г.Ф. О возникновении конвекции в ячейке Хеле-Шоу// Конвективные течения. Пермь, 1979. Вып. 1. С. 19 - 24.

10. Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование влияния барометрического распределения на течения ферромагнитных коллоидов// Материалы 11 -го Рижского совещания по магнитной гидродинамике. Рига, 1984. С. 15 - 18.

11. ГлуховА.Ф., Путин Г.Ф. Установление равновесного барометрического распределения частиц в магнитной жидкости. Сб. "Гидродинамика", вып. 12. Пермский университет. Пермь, 1999, с. 78 - 89.

12. Любимов Д.В., Путин Г.Ф., Чернатынский В.И. О конвективных движениях в ячейке Хеле-Шоу. Доклады АН СССР, 1977, т. 235, № 3, с. 554 -557.

13. Любимов Д.В., Путин Г.Ф., Чернатынский В.И. Конвекция в ячейке Хеле-Шоу при подогреве снизу// Гидродинамика. Пермь, 1977. Вып. 10. С. 3 -14.

14. Путин Г.Ф., Ткачева Е.А. Экспериментальное исследование надкритических конвективных движений в ячейке Хеле-Шоу// Изв. АН СССР. МЖГ. 1979. № 1.С. 3-8.

15. Путин Г.Ф., Ткачева Е.А. Возникновение нерегулярной конвекции в вертикальном слое воздуха // Исследование тепловой конвекции и теплопередачи. УНЦ АН СССР. Свердловск, 1981. С. 81 - 85.

16. Путин Г.Ф. О термоконвективной неустойчивости горизонтальных течений// ДАН СССР. 1980. Т. 253. № 6. С. 1333 - 1335.

17. Путин Г.Ф. Гермоконвекгивная неустойчивость продольного течения в вертикальном слое//Изв. АН СССР. МЖГ. 1984. N2. С. 28 - 33.

18. Августинович Й.Г., Ляхов Ю.Н., Путин Г.Ф., Шайдуров Г.Ф. Экспериментальное исследование влияния свободной конвекции на распространение света в оптической установке. Сб. "Гидродинамика", вып. 9. Пермский государственный педагогический институт. Пермь, 1976, с. 87 — 99.

19. Августинович И.Г., КатановС.М., Ляхов Ю.Н., Путин Г.Ф., Экспериментальное исследование влияния нестационарной свободной конвекции на распространение света в оптической установке. Сб. "Гидродинамика", вып. 10. Пермский государственный педагогический институт. Пермь, 1977, с. 114— 120.

20. Путин Г.Ф., Ткачева Е.А. Изовихревое конвективное течение в вертикальном слое. Изв. АН СССР, Механика жидкости и -газа, 1984, № 3, с. 160- 165.

21. Любимов Д.В., Путин Г.Ф. Надкритические движения в кубической полости//Гидродинамика. Пермь, 1977. Вып. 10. С. 15-26.

22. Путин Г.Ф., Сандракова Н.П. Конвективная неустойчивость жидкости в кубической полости при горизонтальном продуве// Исследование тепловой конвекции и теплопередачи. УНЦ АН СССР. Свердловск, 1981. С. 86- 89.

23. Огородникова Н.П., Путин Г.Ф. Периодические и нерегулярные конвективные автоколебания в эллипсоиде. Доклады АН СССР, 1983, т. 269, №5, с. 1065- 1068.

24. ГлуховА.Ф., Любимов Д.В., Путин Г.Ф. Конвективные движения в пористой среде вблизи порога неустойчивости равновесия// ДАН СССР. 1978. Т. 238. №3. С. 549-551.

25. Глухов А.Ф., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование конвективны? структур в насыщенной жидкостью пористой среде вблизи порог; неустойчивости механического равновесия. Сб. "Гидродинамика", вып. 12 Пермский университет. Пермь, 1999, с. 45 - 61.

26. Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование внутрипоровой конвекции при вертикальной ориентации осредненного градиента температуры/; Конвективные течения и гидродинамическая устойчивость. УНЦ АН СССР. Свердловск, 1979. С. 83 -86.

27. Братухин Ю.К., Путин Г.Ф. О внутрипоровой конвекции при вертикальной ориентации осредненного градиента температуры/'/ Изв. АН СССР, МЖГ. 1984. № 1.С. 93 -98.

28. Путин Г.Ф., Шайдуров Г.Ф. Экспериментальное исследование конвективной устойчивости плоского горизонтального слоя жидкости с проницаемыми границами. Сб. "Гидродинамика", вып. 7. Пермский государственный педагогический институт. Пермь, 1974, с. 125 - 128.

29. Адилов P.C., Путин Г.Ф., Шайдуров Г.Ф. Конвективная устойчивость двух несмешивающихся жидкостей в горизонтальной щели. Сб. "Гидродинамика", вып. 8. Пермский государственный университет. Пермь, 1976, с. 16 - 20.

30. Богатырев Г.П., Ермаков М.К., Иванов А.И., Никитин С.А., Павловский Д.С., Полежаев В.И., Путин Г.Ф., Савин С.Ф. Экспериментальное и теоретическое исследование тепловой конвекции в наземной модели конвективного датчика. Известия РАН. Механика жидкости и газа. 1994, № 5, с. 67 - 75.

31. Bogatyiyov G.P., Putin G.F., Ermakov М.К., Niki tin S.A., PavlovskyD.S., Polezhaev V.l., Ivanov A.I., Savin S.F. A System for Analysis and Measurement of Convection aboard Space Station: Objectives, Mathematical and Ground-Based Modeling. AIAA 95 - 0890, Reno,NV, 1995, pp. 1 - 10.

32. Бабушкин И.А., Иванов А.И., Путин Г.Ф., Тронин Д.Б. Экспериментальное исследование влияния качаний на конвективные течения в цилиндрической полости. Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике", вып. 2. Пермский университет. Пермь, 2000,12 с.

33. Зорин C.B., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование течения жидкости вблизи осциллирующего шара. Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике". Пермский университет. Пермь, 1998, с. 120- 129.

34. Заварыкин М.П., Зорин C.B., Путин Г.Ф. О термоконвективной неустойчивости в вибрационном поле. Доклады АН СССР, 1988, т. 299, №2, с. 309-312.

35. Заварыкин М.П., ЗюзгинА.В., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование параметрической конвекции в переменном инерционном поле. Сб. "Устойчивость течений гомогенных и гетерогенных жидкостей", вып. 1. Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет. Новосибирск, 1996, с. 40 - 41.

36. Заварыкин М.П., Зюзгин A.B.. Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование параметрической тепловой конвекции. Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике", вып. 2. Пермский университет. Пермь, 2000, 16 с.

37. Брацун Д.А., Зюзгин А.В., Путин Г.Ф. Надкритические нестационарные движения в плоском вертикальном слое жидкости. Вестник Пермского университета. Физика, вып. 2, Пермь, 1997, с. 59 - 76.

38. Брацун Д.А., Зюзгин А.В., Путин Г.Ф. Об устойчивости конвективного движения в запыленной среде. Сб. "Устойчивость течений гомогенных и гетерогенных жидкостей", вып. 2. Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет. Новосибирск, 1998, с. 28 - 36.

39. Заварыкин М.П., Зорин С.В., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование вибрационной конвекции. Доклады АН СССР, 1985, т. 281, № 4, с. 815 - 816.

40. Зюзгин А.В., Путин Г.Ф. Устойчивость подъемно-спускного течения в вертикальном слое жидкости под воздействием высокочастотных вибраций. Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике". Пермский университет. Пермь, 1998, с. 130-141.

41. Заварыкин М.П., Зорин С.В., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование режимов тепловой конвекции в вертикальном слое, совершающем вертикальные вибрации. Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике", вып. 2. Пермский университет. Пермь, 2000,9 с.

42. Божко А.А., Путин Г.Ф. Конвекция и теплообмен в горизонтальном слое ферроколлоида в поперечном магнитном поле. Сб. "Гидродинамика", вып. 12. Пермский университет. Пермь, 1999, с. 105 - 121.

43. Bozhko А.А., Pilugina T.V., Putin G.F., ShupenikD.V. Spatiotemporal Convective Patterns in Ferrofluid Layer. Proceedings of Joint Xth European and Vlth Russian Symposium on Physical Sciences in Microgravity, St. Petersburg, Russia, 1997, vl, pp. 58-65.

44. Божко А.А., Пилюгина T.B., Путин Г.Ф., ШупеникД.В. Нерегулярные режимы конвекции в ферроколлоиде. Сб. "Устойчивость течений гомогенных и гетерогенных жидкостей", вып. 2. Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет. Новосибирск, 1998, с. 133 - 138.

45. Bozhko A .A., BulychevP.V., Putin G.F., ShupenikD.V. Spatio-Temporal Chaos in Ferrofluid Convection. Proceedings of XXVII International Workshop on Nonlinear Oscillations in Mechanical Systems. St. Petersburg, Russia, 1999, P. 187 -

194.

46. Божко A.A., Путин Г.Ф., Шупеник ДВ. Пространственно-временной хаос при термоконвекции в наклонном слое магнитной жидкости. Сб. "Гидродинамика", вып. 12. Пермский университет. Пермь, 1999, с. 90 - 104.

47. Bozhko А.А., Putin G.F. Instabilities and Spatio-Temporal Patterns in Magnetic Fluid Convection. Proceedings of 4th pamir International Conference MHD at dawn of 3rd Millennium. Gience, France, September 18-22,2000, v. 2, P. 439 - 444.

48. Bozhko A.A., Pilugina T.V., Putin G.F., Shupenik D.V., Suhanovsky.A.N. About instability of thermogravitational flow in a ferrofluid vertical layer in the transversal magnetic field. // Proceedings of 8th International Plyos Conference on Magnetic Fluids, IPCMF8. Plyos, Russia, 1998, pp. 75 - 78.

49. Божко A.A., Путин Г.Ф., Филимонов Д.Ю. О термомагнитной конвекции в вертикальном слое ферроколлоида. Вестник Пермского университета. Физика, вып. 6, Пермь, 2000, 7 с.

50. Бармин И.В., Безденежных Н.А., Брискман В.А., Гершуни Г. Жуховицкий Е.М., Козлов В.Г., Лебедев А.П., Полежаев В.И., Путин Г.' Пшеничников А.Ф., Сенченков А.С. Программа экспериментов на устано! для исследования гидродинамических явлений в условиях невесомости. И АН СССР, Серия физическая, 1985, т. 49, № 4, с. 698 - 707.

51. Косвинцев С.Р., Никитина С.В., Путин Г.Ф., Семенов В.А., Сорокин М. Ястребов Г.В. Наземное моделирование тепловой конвекции в услови приближенных к невесомости. В сб. "Численное и эксперимент алы моделирование гидродинамических явлений в невесомости". Свердловск, У1 АН СССР, 1988, с. 56 - 62.

52. Богатырев Г.П., Косвинцев С.Р., Костарев К.Г., Любимова Т.' Мызникова Б.И., Путин Г.Ф., Семенов В.А., Сорокин М.П., Ястребов Г Лабораторное и математическое моделирование тепловой конвекции условиях, близких к невесомости. В кн. "Гидромеханика и тепломассообы при получении материалов". М., Наука, 1990, с. 282 - 286.

53. Bogatyrev G.P., Gorbunov A.V., Putin G.F., IvanovA.I., Nikitin S.. Polezhaev V.I. A System for Measurement of Convection aboard Space Statii Proceedings of Third Microgravity Fluid Physics Conference. Cleveland, Oh NASA Lewis Research Center, 1996, pp. 813 - 818.

54. Sazonov Y.V., Putin G.F., Babushkin I.A., Bogatyrev G.P., GlukhovA. Avdeev S.V., BudarinN.M., IvanovA.I., Maksimova M.M., Polezhaev V Bessonov O.A., Nikitin S.A. On Measurement of Low-Frequency Microacceleratic onboard Orbital Station "Mir" with the Use of Thermal Convection Sen: "DACON". AIAA-paper 2000-0569, 10 p. 38th Aerospace Scient Meeting & Exhibit. Reno, NV.

55. Avdeev S.V., Ivanov A.I., Polezhaev V.I., Putin G.F., Zuzgin A.V., Beysens ] Garrabos Y., Zappoli B. Experiments on the Far and Near Critical Fluid abo; "MIR" Station with the Use of "ALICE-1" Instrument. Proceedings of Joint > European and Vlth Russian Symposium on Physical Sciences in Microgravity, Petersburg, Russia, 1997, v. 1, pp. 333 - 340.

56. ЗюзгинА.В., Иванов А.И., Полежаев В.И., Путин Г.Ф. О конвекц околокритической жидкости в условиях реальной невесомости на орбит&тьн станции "Мир". Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике", вып. Пермский университет. Пермь, 2000,14 с.

57. Зюзгин А.В., Иванов А.И., Полежаев В.И., Путин Г.Ф., Соболева Е Исследование околокритической жидкости в условиях микрогравитащ: эксперименты на станции "Мир" и численное моделирован] " i и космонавтика, 2000, № 3, с. 56 - 60.

Подписано в печать 24 ноября 2000 г. Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 2,00. Тираж 100 экз. Заказ 63О. Отпечатано на ризографе ООО "Мегатрон Плюс". 614600, г.Пермь, ГСП, ул.Героев Хасана, 9а, корп.2.

L ВВЕДЕНИЕ.

1.1. Актуальность проблемы и направление исследований.

1.2. Цель работы.

1.3. Новизна, научная и практическая значимость работы.

1.4. Апробация работы и структура диссертации.

2. ГРАВИТАЦИОННЫЕ СВОБОДНОКОНВЕКТИВНЫЕ ТЕЧЕНИЯ

2.1. Возникновение конвекции в реальных жидкостях.

2.2. Конвекция в ячейке Хеле-Шоу;.

2.3. Конвективные движения в кубической полости.

2.4. Конвективные автоколебания в эллипсоиде.

2.5. Конвекция в пористой среде.

2.6. Возмущающие течения в горизонтальном слое.

3. ТЕПЛОВАЯ КОНВЕКЦИЯ В ПЕРЕМЕННЫХ ИНЕРЦИОННЫХ ПОЛЯХ.

3.1. Методика вибрационно-конвективного эксперимента.

3.2. Конвективная устойчивость механического равновесия в горизонтальном слое при продольных вибрациях.

3.3. Параметрический резонанс в нагреваемом сверху горизонтальном слое при поперечных вибрациях.

3.4. Конвекция в горизонтальном слое при подогреве снизу и поперечных инерционных ускорениях.

3.5. Конвективная неустойчивость течений в вертикальном слое в статическом поле.

3.6. Конвекция в вертикальном слое при продольных горизонтальных вибрациях.

3.7. Конвекция в вертикальном слое при вертикальных вибрациях.

4. ТЕПЛОВАЯ КОНВЕКЦИЯ В МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЯХ.

4.1. Методика эксперимента.

4.2. Гравитационная конвекция в горизонтальном слое.

4.3. Гравитационная конвекция в наклонном слое.

4.4. Конвекция в горизонтальном слое в продольном магнитном поле.

4.5. Конвекция в наклонном слое в продольном горизонтальном магнитном поле.

4.6. Термомагнитная конвекция в горизонтальном слое в поперечном магнитном поле.

4.7. Термомагнитная конвекция в вертикальном слое в поперечном магнитном поле.

4.8. Установление барометрического распределения частиц в магнитной жидкости.

5. ТЕПЛОВАЯ КОНВЕКЦИЯ В НЕВЕСОМОСТИ.

5.1. Лабораторное моделирование термоконвекции в условиях микрогравитации.

5.2. Эксперименты на орбитальной станции "Мир" с датчиком тепловой конвекции "Дакон".

5.3. Изучение тепловой конвекции в окрестности термодинамической критической точки на ОС "Мир" с помощью аппаратуры "ALICE".

1.1. Актуальность проблемы и направление исследований

Свободная конвекция, обусловленная силами плавучести, широко распространена и часто бывает определяющей в самых разнообразных процессах природы и техники. Это делает важным изучение условий возникновения и пространственно-временной эволюции гравитационно-конвективных течений в различных ситуациях и при воздействии разных осложняющих факторов - переменных инерционных ускорений, вынужденного течения, пористой среды, неоднородности состава, магнитного поля, условий космического полета. Их изучение ведется в настоящее время очень интенсивно и составляет содержание целого ряда научных журналов и серий международных конференций. Настоящая работа, где изложены результаты экспериментальных исследований, выполненных в 1972 -2000 г. г., состоит в постановке и решении широкого класса задач конвективной неустойчивости, расширяющих понимание и формирующих общие фундаментальные закономерности термогидродинамических систем.

В период 1975 - 1990 г. г. работа выполнялась в соответствии с Координационными планами АН СССР, Распоряжением Президиума АН СССР № ЮЮЗ-Г от 02.02.1884, Постановлением ГКНТ № 678 от 21.12.1983; в 1987 - 1990 г. г. - по Решениям Госкомиссии Совмина СССР № 133 от 20.03.1987 и № 254 от 4.07.1988. В течение последних десяти лет работа проводилась по программе "Университеты России" (1992), Межвузовской программе (1992), проектам Минобразования РФ (1992, 1994, 1996, 2000), Миннауки РФ (1995), грантам Российского фонда фундаментальных исследований 96-01-01267, 97-01-00559, 0001-00450, поддержки ведущих научных школ 96-15-96084, 00-15-00112,

Международного научного фонда MF 5000 (1993), Европейского Союза INTAS-94-529, Международного научно-технического центра полезной нагрузки космических объектов (1998).

1.2. Цель работы

Целью работы является экспериментальное исследование устойчивости механического равновесия и конвективных течений неизотермических жидкостей в статическом поле тяжести, в переменных инерционных полях и в условиях космического полета, а также тепловой конвекции магнитных жидкостей в гравитационном и магнитном полях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что термогравитационные течения в жидкостях с полярными молекулами (вода, спирт), бинарных смесях неролярных жидкостей и магнитных коллоидах возбуждаются жестко и с гистерезисом, тогда как в однокомпонентных неполярных жидкостях - мягким образом; эффект связан с гравитационным расслоением микроскопических неоднородностей и агрегатов.

2. В подогреваемой снизу ячейке Хеле-Шоу при малых надкритичностях обнаружены нерегулярные во времени конвективные колебания простой структуры, состоящие в попарном перезамыкании четырех угловых вихрей. Исследована термоконвективная устойчивость продольного горизонтального течения, обнаружены эффект стабилизации бесконвективного состояния по мере повышения скорости продува и колебательные режимы конвекции. Экспериментально показано, что свободно-конвективный режим может ответвляться конечно-амплитудным образом на фоне возмущения, обладающего структурой второй критической моды. В ячейке со стенками высокой теплопроводности, обеспечивающими линейное по горизонтали распределение тепла в жидкости, реализованы изовихревое и квазитвердое конвективные движения.

3. В подогреваемой снизу кубической полости обнаружены диагональный конвективный вал, возникающий при потере устойчивости механического равновесия в жидкостях с большими числами Прандтля, и двухвихревые надкритические движения. Выяснено, что продольный горизонтальный продув ориентирует ось вала по потоку и существенно повышает порог возникновения конвекции.

4. В подогреваемом снизу трехосном эллипсоиде экспериментально обнаружены периодические и нерегулярные конвективные автоколебания простейшего одноваликово движения, состоящие в качаниях его оси в горизонтальной плоскости. Описаны два последовательных удвоения периода, перебросы знака циркуляции и метастабильный хаос.

5. Обнаружен эффект увеличения теплопереноса в насыщенной жидкостью проницаемой пористой среде вследствие внутрипоровой конвекции, возникающей в каждой отдельной поре или в нескольких сообщающихся порах при различии теплопроводностей жидкости и скелета.

6. Экспериментально показано, что после потери устойчивости механического равновесия в ограниченном объеме подогреваемой снизу пористой среды в различных реализациях возникает широкий набор квазистационарных фильтрационно-конвективных движений, обладающих разными структурой, интенсивностью и теплопередачей. Весь набор двумерных движений пробегается при колебаниях, которые возбуждаются при медленной вынужденной горизонтальной фильтрации жидкости.

7. Экспериментально показано, что поперечная фильтрация жидкости через подогреваемый снизу плоский горизонтальный слой с проницаемыми границами повышает порог конвективной неустойчивости пропорционально квадрату при малых и кубу при больших скоростях продува.

8. Изучена конвективная устойчивость системы из двух соприкасающихся слоев взаимно малорастворимых жидкостей в условиях подогрева снизу. Обнаружено, что первая бифуркация связана с возбуждением свободной конвекции в том из слоев, для которого достигается критическая величина локального числа Рэлея, и медленного индуцированного течения в другом слое. При последующем увеличении разности температур и достижении пороговых условий для второго слоя свободная конвекция сменяет возмущенное состояние и во второй жидкости.

9. В опытах с горизонтальным слоем жидкости, совершающим, как целое, высокочастотные линейные перемещения, реализован механизм термовибрационной конвекции. Изучены устойчивость механического квазиравновесия, надкритические структуры и теплоперенос при совместном действии гравитационного и вибрационного механизмов. Экстраполяцией получены характеристики вибрационной тепловой конвекции в невесомости.

Ю.Изучена тепловая конвекция в горизонтальном слое жидкости при поперечных переменных инерционных ускорениях. Реализованы параметрическое резонансное возбуждение конвекции при нагреве слоя сверху и динамическая стабилизация статически неустойчивых состояний, длинноволновая мода и параметрический резонанс при подогреве снизу. Обнаружены области неустойчивости и конвективные структуры, не описанные в теории.

11 .Исследованы надкритические движения, возникающие в результате потери устойчивости подъемно-опускного течения в плоском вертикальном слое жидкости, обогреваемом с широкой боковой стороны. Подбором рабочей жидкости и увеличением относительной высоты слоя реализована ситуация, когда температурные волны, бегущие во встречных потоках, образуют стоячую волну пульсирующих продольных горизонтальных вихрей. Определены области стабильности, зигзаговой неустойчивости и распада этих вихрей на неупорядоченные ячейки. Обнаружен эффект объединения и выстраивания последних подъемно-опускным течением в вертикальные вихревые струи.

12.Изучено влияние высокочастотных продольных горизонтальных инерционных ускорений на конвективную устойчивость гравитационного течения в обогреваемом сбоку вертикальном слое. Обнаружено, что создающиеся при таких ускорениях вертикальные вибрационные валы не влияют на порог неустойчивости подъемно-опускного течения, но существенно облегчают разрушение продольных горизонтальных вихрей гравитационной природы и образование вертикальных вихревых струй. В свою очередь, первичное течение, направленное вдоль осей термовибрационных валов, не изменяет их порог возбуждения и структуру.

13.Для организации сильного взаимодействия термогравитационного и виброконвективного течений предприняты опыты с вертикальными вибрациями обогреваемого сбоку вертикального слоя. В этой ситуации подъемно-опускное гравитационное движение перпендикулярно вибрационным валикам и существенно повышает порог появления и ускоряет их разрушение. Обнаружен уединенный вибрационно-конвективный вал, который зарождается у одной из узких вертикальных границ, пересекает слой в продольном горизонтальном направлении и распадается на термики, уносимые вверх и вниз базовым течением.

14.Обнаружено, что термоконвективные движения в слоях магнитной жидкости носят нерегулярный волновой характер, объясняемый конкуренцией градиентов плотности теплового и барометрического происхождения. В подогреваемом снизу плоском горизонтальном слое гравитационно-конвективные валы под действием поперечно-валиковой неустойчивости разрушаются на ячейки и вновь объединяются в упорядоченные системы изогнутых валов либо образуют спиральные и мишенеобразные (кольцевые) домены; в некоторых экспериментах возникал свернутый в спираль конвективный вал, охватывающий всю полость.

15. Изучено влияние продольного течения, возникающего при наклоне подогреваемого снизу плоского слоя, на гравитационную конвекцию магнитной жидкости. При медленных подъемно-опускных движениях (малых углах наклона слоя к горизонту) сохраняются поперечно-валиковая неустойчивость рэлеевских роллов и нерегулярные перестроения между спиральными и круговыми доменами и обрывками валиков; с ростом наклона доля валов, вытянутых в направлении первичного течения, возрастает. При больших углах все валики выстроены вдоль базового потока и участвуют в модулированных бегущих волнах, состоящих во вклинивании от полюсов кюветы к центру новых валиков (дислокации переползания), и разбегании в стороны (дислокации скольжения) и затухании прежних валов у узких боковых границ. При умеренных углах наклона и закритичностях по кювете блуждают бесконвективные пятна; наблюдается также квазипериодическое распространение фронта конвекции вдоль всего слоя.

16.Изучено воздействие однородного продольного магнитного поля на устойчивость механического равновесия и надкритические гравитационно-конвективные движения в подогреваемом снизу горизонтальном слое ферроколлоида. Показано, что в таком поле имеют место режимы нерегулярной волновой термоконвекции, аналогичные режимам, возникающим на фоне подъемно-опускного течении в наклонной полости. В относительно слабых полях и при небольших разностях температур между границами слоя, в противоречие с имеющимися теоретическими результатами, вырождение по направлениям валов не снимается и сохраняются конвективные элементы - слабо изогнутые, спиральные и кольцевые рэлеевские валики - оси которых не совпадают с направлением силовых линий. Эволюция таких элементов обусловлена поперечно-валиковой неустойчивостью. При достаточно больших магнитных числах Рэлея термоконвективные валы, в соответствии с теорией, выстраиваются вдоль вектора напряженности поля; их изменения обусловлены дислокациями переползания и скольжения. Кроме наблюдавшегося в наклонном слое скольжения валиков от полюсов к центру кюветы, в рассматриваемой задаче при больших полях и разностях температур происходила также обратная по времени эволюция, когда валики разрывались в центре, а их обрывки расползались к полюсам; место удалившихся занимали валы, зародившиеся у боковых границ.

17.Изучена гравитационная конвекция в подогреваемом со стороны широкой нижней границы плоском слое ферроколлоида при одновременном воздействии подъемно-опускного течения, образуемого наклоном слоя, и продольного однородного магнитного поля. Чтобы организовать ситуацию, когда механизмы отбора конвективных структур, сопровождающие каждый из этих факторов в отдельности, конкурируют друг с другом, магнитное поле направлено перпендикулярно фоновому движению, т. е. горизонтально. При малых напряженностях поля гидродинамический механизм ориентации преобладает над магнитным, и конвективные валики выстраиваются вдоль сдвигового потока. В больших магнитных полях оси валов направлены по силовым линиям. В обоих случаях либо базовое течение, либо поле ортогональны осям роллов и ослабляют их амплитуду, поэтому конвективная устойчивость основного состояния быстро возрастает. Соизмеримый вклад обоих механизмов располагает рэлеевские валики по диагоналям между базовым потоком и магнитным полем.

18.Исследованы устойчивость механического равновесия и теплопередача в горизонтальном слое магнитной жидкости под влиянием термомагнитного механизма конвекции, действующего в поперечном магнитном поле, термогравитационных сил плавучести и барометрического осаждения коллоидных частиц магнитной фазы. Определены условия стабилизации и, напротив, дестабилизации равновесия в зависимости от соотношения этих параметров.

19.Изучена устойчивость подъемно-опускного термогравитационного течения при наличии термомагнитного механизма конвекции в вертикальном слое ферроколлоида, обогреваемом с широкой боковой стороны и помещенном в однородное внешнее поперечное магнитное поле. Обнаружено, что, по аналогии с задачей о продольных горизонтальных вибрациях вертикального слоя, неустойчивость первичного режима сопровождается формированием системы термомагнитных конвективных валов с осями, вытянутыми вдоль базового течения, т. е. в вертикальном направлении.

20. Для изучения влияния концентрационных градиентов на конвективные течения в магнитной жидкости исследована кинетика установления барометрического распределения коллоидных частиц магнитной фазы. С помощью индукционного датчика измерены распределения концентрации частиц по высоте в различные моменты времени. Из анализа этих распределений найдены параметры магнитной жидкости, размеры и количество частиц в агрегатах.

21. Разработаны кюветы для экспериментального изучения конвекции, возбуждаемой объемными силами плавучести, и вибрационной конвекции в условиях микрогравитации на космических аппаратах.

Выполнено наземное лабораторное моделирование термоконвективных процессов в этих конвективных камерах применительно к условиям орбитального полета.

22.Разработан датчик конвекции «Дакон» для экспериментов на космических аппаратах, включающий в себя конвективную камеру и электронную систему управления, сбора и обработки информации. С прибором выполнено более 50 экспериментов на борту орбитального комплекса «Мир» в течение 25 - 28 экспедиций в 1998 - 2000 г. г. Оценены случайный шум и систематические погрешности аппаратуры и методики. Определена амплитудно-частотная характеристика датчика с использованием периодических колебаний инерционного поля, создаваемых космонавтами или виброплатформой. Выполнено первое прямое наблюдение инерционной конвекции на космическом аппаратате. Проведены измерения инерционной конвекции и оценка низкочастотных микроускорений в различных модулях и при различных режимах активности экипажа и орбитальной станции и при стыковке транспортного корабля. Оценена длинно-периодическая (46 минут) составляющая микроускорений, обусловленная орбитальным обращением станции вокруг Земли. Проведено сравнение уровней конвекции и ускорений в случаях изолированного и неизолированного режимов виброзащитной платформы ВЗП - 1К.

23.Проведены эксперименты с французской аппаратурой "ALICE — 1,2" на орбитальной станции "Мир" по изучению неизотермической жидкости, находящейся в окрестности термодинамической критической точки. Показано, что поля переменных массовых сил могут вызывать заметные движения термовибрационного и термогравитационного типов.

1. Остроумов Г.А. Свободная конвекция в условиях внутренней задачи. Гостехиздат. 1952. 256 с.

2. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М.: Наука. 1972. 392 с.

3. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М., Непомнящий А.А. Устойчивость конвективных течений. М.: Наука, 1989. 320 с.

4. Gershuni G.Z., Lyubimov D.V. Thermal vibrational convection. John Wiley & Sons. England. 1997. 358 p.

5. Гершуни Г. 3., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивость. М: Итоги науки и техники, серия "Механика жидкости и газа". Т. 11. 1978. С. 66- 154.

6. Тарунин Е.Л. Вычислительный эксперимент в задачах свободной конвекции. Иркутский государственный университет. Иркутск. 1990. 228 с.

7. Братухин Ю.К., Макаров С.О. Межфазная конвекция. Пермский государственный университет. Пермь. 1994. 328 с.

8. Зимин В.Д., Фрик П.Г. Турбулентная конвекция. М.: Наука. 1988. 171 с.

9. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука. 1988. 736 с.

10. ГетлингА.В. Конвекция Рэлея-Бенара. Структуры и динамика. М.: Эдиториал УРСС. 1999. 248 с.

11. Алексеев В.В., Гусев A.M. Свободная конвекция в геофизических процессах// УФН. 1983. Т. 141. № 2. С. 311 342.

12. Полежаев В.И. Свободная конвекция в условиях внутренней задачи: итоги и перспективы // ИФЖ. 1996. Т. 69. № 6. С. 909920.

13. Platten J.K., Legros J.S. Convection in liquids// Berlin, Heidelberg, New-York, Tokyo.: Springer-Yerlag. 1984. 679 p.

14. Гебхарт Б., Джалурия Й., Махаджан Р., Саммакия Б. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен. Книга 1. М.: Мир. 1991. 536 с.

15. Гебхарт Б., Джалурия Й., Махаджан Р., Саммакия Б. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен. Книга 2. М.: Мир. 1991.528 с.

16. ГледзерЕ.Б., Должанский Ф.В., Обухов A.M. Системы гидродинамического типа и их применение. М.: Наука. 1981. 368 с.

17. Полежаев В.И., БеллоМ.С., Верезуб Н.А. и др. Конвективные процессы в невесомости. М.: Наука. 1991. 240 с.

18. Гидромеханика невесомости. Под ред. Мышкиса А.Д. М.: Наука. 1976. 504 с.

19. ФертманВ.Е. Магнитные жидкости: Естественная конвекция и теплообмен. Минск: Наука. 1978. 206 с.

20. Баштовой В.Г., Берковский Б.М., Вислович А.Н. Введение в термомеханику магнитных жидкостей. М. 1985. 188 с.

21. Шлиомис М.И. Магнитные жидкости// УФН. 1974. Т. 112. № 3. С. 427 -458.

22. Rosensweig R.E. Ferrohydrodynamics. Cambridge Univ. Press. 1985. 344 p.

23. Блум Э.Я., Майоров M.M., Цеберс A.O. Магнитные жидкости. Рига: Зинатне. 1989. 386 с.

24. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия. 1989. 240 с.

25. Болога М.К., Гросу Ф.П., Кожухарь И.А. Электроконвекция и теплообмен. Кишинев: Штиинца. 1977. 320 с.

26. Остроумов Г.А. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей: Физические основы электрогидродинамики. М.: Наука. 1979. 319 с.

27. Бетчелор Дж. Введение в динамику жидкости. М.: Мир. 1973. 758 с.

28. Ястребов Г.В. Применение электрохимической методики для визуализации конвективных движений быстровращающейся жидкости. Сб. "Гидродинамика", вып. 6. Пермский государственный университет. Пермь. 1975. С. 287 — 293.

29. Сорокин B.C. О стационарных движениях жидкости, подогреваемой снизу//ПММ. 1954. Т. 18. № 2. С. 197 202.

30. Юдович В.И. Свободная конвекция и ветвление// ПММ. 1967. Т. 31. № 1.С. 01 106.

31. Пшеничников А.Ф. Экспериментальное исследование конвективной устойчивости жидкой бинарной смеси в замкнутом гидравлическом контуре. Сб. "Гидродинамика", вып. 7. Пермский государственный университет. Пермь. 1974. С. 97 103.

32. Platten J.K., Chavapeyer G. An histeresis loop in the two component Benard problem // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1975. V. 18. N 9. P. 1071 1075.

33. Knobloch E. Oscilatory convection in binary mixtures// Phys. Rev. A: Gen. Phys. 1986. V. 34. P. 1538 1549.

34. Peterson E.A., KrugerD.A. Field induced agglomeration in magnetic colloids// Jornal of Colloid and Inteface Science. 1977. V. 62. N 1. P. 24 33.

35. БузмаковВ.М. Исследование дисперсного состава магнитных жидкостей по магнитофорезу в градиентном поле// Магнитные свойства ферроколлоидов. Свердловск. 1988. С. 4 9.

36. Райхер Ю.Л., Шлиомис М.И. Кинетика установления равновесного распределения концентрации в магнитной жидкости. Приборы и методы измерения физических параметров ферроколоидов. Свердловск: УрО АН СССР. 1991. С. 27 32.

37. Lorenz E.N. Deterministic non-periodic flow// J. Atmos.Sci. 20. 1963. P. 130-141.

38. Welander P. On the oscillatory instability of a differentially heated fluid loop// J. Fluid Mech. 1967. 29. № 1. P. 17 30.

39. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука. 1984. 432 с.

40. Чернатынский В.И., Шлиомис М.И. Конвекция вблизи критического числа Рэлея при почти вертикальном градиенте температуры// Изв. АН СССР, МЖГ. 1973. № 1. С. 64 70.

41. Зимин В.Д., Кетов А.И. Надкритические конвективные движения в кубической полости// Изв. АН СССР, МЖГ. 1974. № 5. С. 110114.

42. Тарунин E.JT. Конвекция в замкнутой полости, подогреваемой снизу, при нарушении условий равновесия// Изв. АН СССР, МЖГ. 1977. № 2. С. 203 207.

43. Batchelor G.K. Heat transfer by free convection across a closed cavity between vertical boundaries at different temperatures// Quart. Appl. Math. 1954. V. 12. № 3. P. 209 233.

44. Шайдуров Г.Ф. Устойчивость конвективного пограничного слоя в жидкости, заполняющей горизонтальный цилиндр// Инж.-физ. ж. 1959. Т. 2. № 12. С. 68-71.

45. Сорокин М.П. Свободная конвекция жидкости в полости, происходящая в условиях пограничного слоя // ИФЖ. 1961. Т. 4. №8. С. 107-110.

46. ГершуниГ.З., Жуховицкий Е.М., ТарунинЕ.Л. Численное исследование конвективного движения в замкнутой полости// Изв. АН СССР, МЖГ. 1966. № 5. С. 56 62.

47. И.И.Вертгейм, Д.В.Любимов. Конвекция в ячейке Хеле-Шоу при нагреве сбоку. Исследования тепловой конвекции и теплопередачи. Свердловск. УНЦ АН СССР. 1981. С. 32 35.

48. Т.П.Любимова. Численное исследование конвекции вязкопластичной жидкости в замкнутой области // Изв. АН СССР, МЖГ. 1977. N 1.С. 3-8.

49. Овчинников А.П. Конвективная устойчивость жидкости в кубической полости// ПМТФ. 1967. № 3. С. 118 120.

50. Овчинников А.П. Конвективные возмущения жидкости в кубической полости. Сб. "Гидродинамика", вып. 1. Пермский государственный университет. Пермь. 1968. С. 41 47.

51. Любимов Д.В. О конвективных движениях в пористой среде, подогреваемой снизу // ПМТФ. 1975. № 2. С. 131 137.

52. Nilsen Т., Storesletten L. An analytical study on natural convection in isotropic and anisotropic porous channels // Trans. Asme. J. Heat Transfer. 1990. V. 112. № 2. P. 396-401.

53. ЮдовичВ.И. Косимметрия, вырождение решений операторных уравнений, возникновение фильтрационной конвекции// Математ. заметки. 1991. Т 49. С. 142 148.

54. Овчинников А.П., ШайдуровГ.Ф. Конвективная устойчивость однородной жидкости в шаровой полости. Сб. "Гидродинамика", вып. 1. Пермский государственный университет. Пермь. 1968. С. 3 21.

55. Говорухин В.И. Анализ семейств вторичных стационарных режимов в задаче плоской фильтрационной конвекции в прямоугольном контейнере// Изв. РАН, МЖГ. 1999. № 5. С. 53 -62.

56. KarasozenB., TsybulinV.G. Finite-difference approximation and cosymmetry conservation in filtration convection problem // Phys. Letters A. 1999. V. 262. P. 321-329.

57. Бернадинер М.Г., ЕнтовВ.М. Гидродинамическая теория фильтрации аномальных жидкостей. М.: Наука. 1975. 199 с.

58. ХаппельДж., Бреннер Г. Гидродинамика при малых числах Рейнольдса. М.: Мир. 1976. 630 с.

59. Katto Y., MasuokaT. Criterion for the onset of convective flow in a fluid in a porous medium // Int. J. Heat-Mass Transfer. 1967. V. 10. № 3. P. 297-309.

60. Ландау JI.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука. 1982. 620 с.

61. Братухин Ю.К., Маурин Л.Н. О конвективных движениях жидкости в почти шаровой полости при подогреве снизу // ПМТФ. 1983. № 3. С. 69 72.

62. Капица П.Л. Динамическая устойчивость маятника при колеблющейся точке подвеса // ЖЭТФ. 1951. Т. 21. Вып. 5. С. 588-597.

63. Зеньковская С. М., Симоненко И.Б. О влиянии вибраций высокой частоты на возникновение конвекции // Изв. АН СССР, МЖГ. № 5. 1966. С. 51 -55.

64. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука. 1972. 720 с.

65. Таблицы физических величин. Справочник под ред. Кикоина И.К. М.: Атомиздат. 1976. 1006 с.

66. Зеньковская С. М. Исследование конвекции в слое жидкости при наличии вибрационных сил // Изв. АН СССР, МЖГ. № 1. 1968. С. 55 58.

67. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. О параметрическом возбуждении конвективной неустойчивости// ПММ. 1963. Т. 27. №5. С. 779-783.

68. Маркман Г.С., Юдович В.И. Численное исследование возникновения конвекции в слое жидкости под действием периодических во времени внешних сил // Изв. АН СССР, МЖГ. 1972. №3. С. 81-86.

69. Маркман Г.С. О возникновении периодических во времени вторичных конвективных течений // Изв. АН СССР, МЖГ. 1973. №3. С. 58-63.

70. Маркман Г.С., Уринцев A.JI. О влиянии высокочастотных вибраций на возникновение вторичных конвективных режимов // Изв. АН СССР, МЖГ. № 2. 1976. С. 90 96.

71. Рахманов А.И. Конвекция в колеблющемся слое вязкой жидкости. Препринт. М: ИПМ АН СССР. № 114. 1983. 17 с.

72. Беленькая Л.Х., Юдович В.И. Численное исследование возникновения конвекции в бинарной смеси под действием периодических во времени внешних сил. Ростов-на-Дону. 1980. Деп. ВИНИТИ. № 4-81. 75 с.

73. Зеньковская С.М. О влиянии вибраций на возникновение конвекции в бинарной смеси. Ростов-на-Дону. 1980. Деп. ВИНИТИ. № 1570-81. 27 с.

74. Зеньковская С.М., Куринной В.В. Свободная конвекция в слое жидкости при осциллирующем поле тяжести. Ростов-на-Дону. 1983. Деп. ВИНИТИ. № 4095-83. 21 с.

75. Гельфгат А.Ю. Развитие и неустойчивость стационарных конвективных течений в нагреваемой снизу квадратной полости в поле вертикально направленных вибрационных сил// Изв. АН СССР, МЖГ. 1991. № 2. С. 9 18.

76. Gresho P.M., Sani R.L. The effect of gravity modulation on the stability of a heated fluid layer// J. Fluid Mech. 1970. V. 40. № 4. P. 783-806.

77. Forbes R. E., Garley C.T., Bell C.J. Vibration effects on convective heat transfer in enclosures. Paper. Amer. Soc. Mech. Eng. 1969. N WA/HT-13.

78. Meyer C. W., Channel D.S., Ahlers G. Hexagonal and roll flow patterns in temporally modulated Rayleigh-Benard convection// Phys. Rev. A. 45. 1992. P. 8583 8604.

79. Roppo M. N., Davis S.N., Rosenblat S. Benard convection with time-periodic heating// Phys. Fluids. 27. P. 796 803.

80. Wu Shung Fu, Wen Jiann Shien. A study of thermal convection in an enclosure induced simultaneously by gravity and vibration// Int. J. Heat Mass Transfer. 1992. V. 35. N. 7. P. 1695 1709.

81. Farooq A., Homsy G.M. Linear and Nonlinear Dynamics of a Differentially Heated Slot Under Gravity Modulation// J. Fluid Mech. 1996. V. 313. P. 1-38.

82. Biringen S., Peltier L.J. Numerical simulation of 3-D Benard convection with gravitational modulation// Phys.Fluids A. 1990. V. 2. P. 754 764.

83. Clever R., Schubert G., Busse F.H. Three- Dimensional Oscillatory Convection in a Gravitationally Modulated Fluid Layer// Phys. Fluids A. V. 5. N 10. 1993. P. 2430 2437.

84. Saunders B.V., Murray B.T., McFadden G.B., Coriell S.R., and Wheeler. The Effect of Gravity Modulation on Thermosolutal

85. Convection in an Infinite Layer of Fluid// Phys. Fluids A 4(6). 1992. P. 1176- 1189.

86. Lage J.L., Bejan A. The resonanse of natural convection in an enclosure heated periodically from the side// Int. J. Heat Mass Transfer. 1993. V. 36. P. 2027 2038.

87. Antohe B.V., Lage J.L. A dynamic thermal insulator: inducing resonanse within a fluid saturated prous medium heated periodically from the side // Int. J. Heat Mass Transfer. 1994. V. 37. № 5. P. 771 -782.

88. Герценштейн С.Я., Рахманов А.И. Конвекция в осциллирующем поле сил и микрогравитация// Изв. АН СССР, МЖГ. 1994. № 5. С. 99- 106.

89. Козлов В. Г. О вибрационной тепловой конвекции в полости, совершающей высокочастотные вращательные качания// Изв. АН СССР, МЖГ. № з. 1988. С. 138 144.

90. Saunders B.V., Murray В.Т., McFadden G.B., Coriell S.R., Wheeler. The Effect of Gravity Modulation on Thermosolutal Convection. Proceedings of the 8th European Symposium on Materials and Fluid Sciences in Microgravity. Brussels. 1992. P. 237 241.

91. Murray B.T., McFadden G.B., Coriell S.R. The Effect of Gravitational Modulation on Convection in Vertical Bridgman Growth. Proceedings of the 8th European Symposium on Materials and Fluid Sciences in Microgravity. Brussels. 1992. P. 503 506.

92. Wang F.C., Ramachandran N., Baugher C.R. Vibration Convection of Fluids in a Crystal Growth Cavity. AIAA 96-0597. 34th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit. January 15-18. 1996. Reno. NV.

93. Farooq A., Homsy G.M. Streaming Flows Due to G-Jitter-Induced Natural Convection// J.Fluid Mech. 1994. V. 271. P. 351 378.

94. Семенов В.А. Параметрическая неустойчивость неравномерно нагретого слоя жидкого диэлектрика в переменном электрическом поле// Изв. АН СССР, МЖГ. 1993. № 5. С.184186.

95. Sliomis M.I., Brancher J.P., Souhar М. Parametric Excitation of Convection in Magnetic Fluid under a Time-Periodic Magnetic Field. Abstracts of the 7th International Conference on Magnetic Fluids. Bhavnagar. India. January 9-14, 1995. P. 221 222.

96. Buzmakov V.M., Pshenichnikov A.F. Magnetovibrational flows in magnetic fluid. Abstracts of International Workshop "Non-Gravitational Mechanisms of Convection and Heat-Mass Transfer". Zvenigorod. 1994. P. 70.

97. Baytas A.C. Bouyancy-Driven Flow in an Enclosure Containing Time Periodic Internal Sources// Heat Mass Transfer. 1996. V. 31. P. 113 -119.

98. Baytas A.C. The resonanse of natural convection in a cavity containing time periodic internal sources. Proceedings of Symp. Advances in Computational Heat Transfer. New York. 1997. P. 433 -439.

99. May H.O. A numerical study on natural convection in an inclined square enclosure containing internal heat sources// Int. J. Heat Mass Transfer. 1991. V. 34. P. 919 928.

100. Ю.Пшеничников А.Ф. Лебедев А.В., Морозов К.И. Влияние межчастичного взаимодействия на магнитостатические свойства магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1987. N1. С. 37 -43.

101. Публикации по теме диссертации

102. Глухов А.Ф., Путин Г.Ф. О возникновении конвекции на фоне медленного течения// Изв. АН СССР. МЖГ. 1982. № 1. С. 174176.

103. Катанова Т.Н., Путин Г.Ф. Надкритические движения в подогреваемом снизу вертикальном слое. Сб. "Гидродинамика", вып. 9. Пермский государственный педагогический институт. Пермь. 1976. С. 28-36.

104. Путин Г.Ф., Старикова Т.Е. Конвективная устойчивость равновесия плоского наклонного слоя жидкости. Сб. "Гидродинамика", вып. 6. Пермский государственный университет. Пермь. 1975. С. 13 -21.

105. Божко А.А., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование термомагнитной конвекции в однородном внешнем поле// Изв. АН СССР. Сер. физ. 1991. Т. 55. № 6. С. 1149 1155.

106. ГлуховА.Ф., Зорин С.В., Путин Г.Ф., ПетуховаЕ.С. Тепловая конвекция в связанных вертикальных каналах конечной высоты. Конвективные течения. Пермь. 1985. С. 24-31.

107. Зорин С.В., Путин Г.Ф. Лабораторное моделирование процесса развития термоконвекции// Изв. АН СССР. ФАО. 1988. Т. 24. N 4. С. 351 -358.

108. Putin G.F., Zyuzgin A.V. Experimental Realization of Active Control of Convection. Proceedings of Joint Xth European and Vlth Russian Symposium on Physical Sciences in Microgravity. St. Petersburg. Russia. 1997. V. 1. P. 262 265.

109. Зюзгин A.B., Путин Г.Ф. Динамическое управление устойчивостью конвективной системы. Сб. "Гидродинамика", вып. 11. Пермский университет. Пермь. 1998. С. 123 139.

110. Глухов А.Ф., Путин Г.Ф. О возникновении конвекции в ячейке Хеле-Шоу// Конвективные течения. Пермь. 1979. Вып. 1. С. 1924.

111. ГлуховА.Ф., Путин Г.Ф. О механическом равновесии неоднородно нагретой реальной жидкости в условиях пониженной гравитации. II Всесоюзный семинар по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости. Пермь. 1981. С. 91-92.

112. ГлуховА.Ф., Путин Г.Ф. Лабораторное моделирование конвективных процессов в бинарных системах. II Всесоюзная конференция «Моделирование роста кристаллов». Рига. 1987. Ч. 2. С. 387-388.

113. ГлуховА.Ф., Путин Г.Ф. Особенности медленных конвективных течений в бинарных системах. IV Всесоюзный семинар по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости. Новосибирск. 1987. С 26-27.

114. ГлуховА.Ф., Путин Г.Ф. О влиянии гравитационного расслоения на термоконвекцию. X Всесоюзная конференция по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Обнинск. 1987. С. 196- 197.

115. Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование влияния барометрического распределения на течения ферромагнитных коллоидов// Материалы 11-го Рижского совещания по магнитной гидродинамике. Рига. 1984. С. 15 18.

116. ГлуховА.Ф., Путин Г.Ф. О влиянии гравитационных градиентов концентрации на конвективные течения магнитной жидкости. IV Всесоюзная конференция по магнитным жидкостям. Иваново. 1985. С. 88.

117. ГлуховА.Ф., Путин Г.Ф. О гравитационном осаждении частиц в магнитных жидкостях. III Всесоюзное совещание по физике магнитных жидкостей. Ставрополь. 1986. С. 40-41.

118. Глухов А.Ф., Путин Г.Ф. К кинетике установления распределения концентрации магнитной фазы в силовом поле. Материалы 12-го Рижского совещания по магнитной гидродинамике. Рига. 1987. С. 46 49.

119. ГлуховА.Ф., Путин Г.Ф. Установление равновесного барометрического распределения частиц в магнитной жидкости.

120. Сб. "Гидродинамика", вып. 12. Пермский университет. Пермь. 1999. С. 78-89.

121. Зорин С.В., Путин Г.Ф. Экспериментальное моделирование конвекции в условиях невесомости. II Всесоюзный семинар по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости. Пермь. 1981. С. 42 44.

122. Путин Г.Ф., Ткачева Е.А. Конвективные колебания в вертикальном слое жидкости. II Всесоюзная конференция «Современные проблемы тепловой конвекции». Пермь. 1975. С 141.

123. Любимов Д.В., Путин Г.Ф., Чернатынский В.И. О конвективных движениях в ячейке Хеле-Шоу // Доклады АН СССР. 1977. Т. 235. № 3. С. 554- 557.

124. Любимов Д.В., Путин Г.Ф., Чернатынский В.И. Конвекция в ячейке Хеле-Шоу при подогреве снизу. Сб. "Гидродинамика". Пермь, 1977. Вып. 10. С. 3 14.

125. Путин Г.Ф., Ткачева Е.А. Экспериментальное исследование надкритических конвективных движений в ячейке Хеле-Шоу // Изв. АН СССР. МЖГ. 1979. № 1. С. 3 8.

126. Путин Г.Ф., Ткачева Е.А. Возникновение нерегулярной конвекции в вертикальном слое воздуха // Исследование тепловой конвекции и теплопередачи. УНЦ АН СССР. Свердловск. 1981. С. 81-85.

127. Путин Г.Ф. О термоконвективной неустойчивости горизонтальных течений// ДАН СССР. 1980. Т. 253. №6. С. 1333 1335.

128. Путин Г.Ф. Термоконвективная неустойчивость продольного течения в вертикальном слое// Изв. АН СССР. МЖГ. 1984. N2. С. 28-33.

129. Глухов А.Ф., Заварыкин М.П., Зорин С.В., Путин Г.Ф. Лабораторное моделирование некоторых механизмов воздействия на тепловую конвекцию. X Всесоюзная конференция по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Обнинск. 1987. С. 197 198.

130. Августинович И.Г., Ляхов Ю.Н., Путин Г.Ф., Шайдуров Г.Ф. Свободная тепловая конвекция в замкнутой полости при подогреве сбоку. II Всесоюзная конференция «Современные проблемы тепловой конвекции». Пермь. 1975. С. 6.

131. Путин Г.Ф., Ткачева Е.А. Изовихревое конвективное течение в вертикальном слое// Изв. АН СССР, МЖГ. 1984. № 3. С. 160165.

132. Любимов Д.В., Путин Г.Ф. Надкритические движения в кубической полости. Сб "Гидродинамика". Пермь. 1977. Вып. 10. С. 15-26.

133. Путин Г.Ф., Сандракова Н.П. Конвективная неустойчивость жидкости в кубической полости при горизонтальном продуве. Исследование тепловой конвекции и теплопередачи. УНЦ АН СССР. Свердловск. 1981. С. 86 89.

134. Огородникова Н.П., Путин Г.Ф. Периодические и нерегулярные конвективные автоколебания в эллипсоиде// ДАН СССР. 1983. Т. 269. №5. С. 1065 1068.

135. ЗаксМ.А., Огородникова Н.П., Путин Г.Ф., Ткачева Е.А. Нелинейные колебательные режимы в простой конвективной системе. Всесоюзная конференция «Нелинейные колебания механических систем». Горький. 1987. Ч. 1. С. 74 77.

136. Глухов А.Ф., Любимов Д.В., Путин Г.Ф. Конвективные движения в пористой среде вблизи порога неустойчивости равновесия// ДАН СССР. 1978. Т. 238. № 3. С. 549 551.

137. Глухов А.Ф., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование конвективных структур в насыщенной жидкостью пористой среде вблизи порога неустойчивости механического равновесия. Сб. "Гидродинамика", вып. 12. Пермский университет. Пермь. 1999. С. 45-61.

138. Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование внутрипоровой конвекции при вертикальной ориентации осредненного градиента температуры. Конвективные течения и гидродинамическая устойчивость. УНЦ АН СССР. Свердловск. 1979. С. 83 86.

139. Братухин Ю.К., Путин Г.Ф. О внутрипоровой конвекции при вертикальной ориентации осредненного градиента температуры// Изв. АН СССР, МЖГ. 1984. № 1. С. 93 98.

140. Путин Г.Ф., Шайдуров Г.Ф. Экспериментальное исследование конвективной устойчивости плоского горизонтального слоя жидкости с проницаемыми границами. Сб. "Гидродинамика", вып. 7. Пермский государственный педагогический институт. Пермь. 1974. С. 125 128.

141. Путин Г.Ф., Шайдуров Г.Ф. Исследование конвективной устойчивости плоского горизонтального слоя жидкости с проницаемыми границами. II Всесоюзная конференция «Современные проблемы тепловой конвекции». Пермь. 1975. С. 142.

142. АдиловР.С., Путин Г.Ф., Шайдуров Г.Ф. Конвективная устойчивость двух несмешивающихся жидкостей в горизонтальной щели. Сб. "Гидродинамика", вып. 8. Пермский государственный университет. Пермь. 1976. С. 16 20.

143. Бабушкин И.А., Иванов А.И., Путин Г.Ф., Тронин Д.Б. Экспериментальное исследование влияния качаний на конвективные течения в цилиндрической полости. Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике", вып. 2. Пермский университет. Пермь. 2000. С. 5 16.

144. Зорин С.В., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование течения жидкости вблизи осциллирующего шара. Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике". Пермский университет. Пермь. 1998. С. 120-129.

145. Заварыкин М.П., Зорин С.В., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование вибрационно-тепловой конвекции. III Всесоюзный семинар по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости. Черноголовка. 1984. С. 34 36.

146. Заварыкин М.П., Зорин С.В., Путин Г.Ф. Моделирование управления тепловой конвекцией в жидкой фазе переменными инерционными ускорениями. II Всесоюзная конференция «Моделирование роста кристаллов». Рига. 1987. Ч. 2. С. 302 304.

147. Заварыкин М.П., Зорин С.В., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование термоконвекции в переменном инерционном поле. IV Всесоюзный семинар по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости. Новосибирск. 1987. С. 58 59.

148. Заварыкин М.П., Зорин С.В., Путин Г.Ф. О термоконвективной неустойчивости в вибрационном поле// ДАН СССР. 1988. Т. 299. №2. С. 309-312.

149. Бабушкин И.А., Заварыкин М.П., Зорин С.В., Путин Г.Ф. Управление конвективной устойчивостью вибрационными полями. II Всесоюзная конференция «Нелинейные колебания механических систем». Горький. 1990. Ч. 2. С. 22.

150. Заварыкин М.П., ЗюзгинА.В. Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование параметрической тепловой конвекции. Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике", вып. 2. Пермский университет. Пермь. 2000. С. 80 99.

151. Putin G.F., Zavarikin М.Р., Zuzgin A.V. Heat and mass transfer in the variable inertia field. VHIth European Symposium on Materials and Fluid Science in Microgravity. Brussels. 1992. P. 99.

152. Bratsun D.A., Putin G.F., Zyuzgin A.V. On the transition to irregular travelling waves in a long vertical slot// Annals Geophysical Supplement. 1996. N 14. V. 2. P. 121 122.

153. Брацун Д.А., Зюзгин A.B., Путин Г.Ф. Надкритические нестационарные движения в плоском вертикальном слое жидкости. Вестник Пермского университета. Физика. Вып. 2. Пермь. 1997. С. 59 76.

154. Заварыкин М.П., Зорин С.В., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование вибрационной конвекции// ДАН СССР. 1985. Т. 281. №4. С. 815-816.

155. ЗюзгинА.В., Путин Г.Ф. Устойчивость подъемно-опускного течения в вертикальном слое жидкости под воздействием высокочастотных вибраций. Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике". Пермский университет. Пермь. 1998. С. 130 —141.

156. Заварыкин М.П., Зорин С.В., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование режимов тепловой конвекции в вертикальном слое, совершающем вертикальные вибрации. Сб. "Вибрационные эффекты в гидродинамике", вып. 2. Пермский университет. Пермь. 2000. С. 71 79.

157. Божко А.А., Путин Г.Ф. Конвекция и теплообмен в горизонтальном слое ферроколлоида в поперечном магнитном поле. Сб. "Гидродинамика", вып. 12. Пермский университет. Пермь. 1999. С. 105-121.

158. Божко А.А., Путин Г.Ф. О термомагнитной конвекции в ферроколлоиде. VI Всесоюзная конференция по магнитным жидкостям. Москва. 1991. Т. 1. С. 32 33.

159. Bozhko А.А., Putin G.F. Convective Instability of Magnetic Fluid. International Workshop "Non-Gravitational Mechanisms of Convection and Heat/Mass Transfer". Zvenigorod. 1994. P. 71.

160. Bozhko A.A., Pilugina T.V., Putin G.F., ShupenikD.V. Spatiotemporal Convective Patterns in Ferrofluid Layer. Proceedingsof Joint Xth European and Vlth Russian Symposium on Physical Sciences in Microgravity. St. Petersburg. Russia. 1997. V 1. P. 58 65.

161. Bozhko А.А., Bulychev P.V., Putin G.F., ShupenikD.V. Spatio-Temporal Chaos in Ferrofluid Convection. Proceedings of XXVII International Workshop on Nonlinear Oscillations in Mechanical Systems. St. Petersburg. Russia. 1999. P. 187 194.

162. Божко A.A., Путин Г.Ф., Шупеник Д.В. Пространственно-временной хаос при термоконвекции в наклонном слое магнитной жидкости. Сб. "Гидродинамика", вып. 12. Пермский университет. Пермь. 1999. С. 90- 104.

163. Bozhko А.А., Kylosov A.N., Putin G.F. Convective instability of a horizontal layer of ferrofluid in the presence of longitudinal magnetic field. Vllth International Conference on Magnetic Fluids. Bhavnagar. 1995. P. 134- 135.

164. Bozhko A.A., Putin G.F. Convective motions in a horizontal ferrofluid layer in the presence of longitudinal magnetic field. 7-th International Plyos Conference on Magnetic Fluids. Plyos. 1996. P. 98.

165. Bozhko A.A., Pilugina T.V., Putin G.F., Shupenik D.V. On the Interaction of Thermo-Hydrodynamic and Magnetic Fields in Magnetic Fluid Convection. 8th International Conference on Magnetic Fluids. ICMF8. Timisoara. Romania. 1998. P. 288 289.

166. Божко A.A., Булычев П.В., Катаев B.H., Путин Г.Ф., Филимонов Д.Ю. О пространственно-временном хаосе в конвекции магнитных жидкостей. VII Международнаяконференция по устойчивости гомогенных и гетерогенных жидкостей. Новосибирск. 2000. С. 125 127.

167. Bozhko А.А., Putin G.F. Instabilities and Spatio-Temporal Patterns in Magnetic Fluid Convection. Proceedings of 4th pamir International Conference MHD at dawn of 3rd Millennium. Gience. France. September 18-22, 2000. V. 2. P. 439 444.

168. Божко A.A., Путин Г.Ф. Экспериментальное исследование термомагнитной конвекции. V Всесоюзное совещание по физике магнитных жидкостей. Пермь. 1990. С. 136 138.

169. Bozhko А.А., Putin G.F. Experimental investigation of thermomagnetic convection. VHIth European Symposium on Materials and Fluid Science in Microgravity. Brussels. 1992. P. 66.

170. Божко A.A., Путин Г.Ф., Филимонов Д.Ю. О термомагнитной конвекции в вертикальном слое ферроколлоида. Вестник Пермского университета. Физика, вып. 6. Пермь. 2000. С. 109114.

171. Заварыкин М.П., Костарев К.Г., Путин Г.Ф., Пшеничников А.Ф. Лабораторное моделирование конвективных процессов в слабом гравитационном поле. III Всесоюзный семинар по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости. Черноголовка. 1984. С. 193 —195.

172. Косвинцев С.Р., Костарев К.Г., Путин Г.Ф., Семенов В.А., Сорокин М.П., Ястребов Г.В. Моделирование тепловой конвекции в условиях невесомости. Гагаринские научные чтения по авиации и космонавтике. М.: Наука. 1986. С. 115.

173. Зорин С.В., Путин Г.Ф. Лабораторное моделирование термоконвекции при ступенчатом и низкочастотном изменениисилового поля. IV Всесоюзный семинар по гидромеханике и тепломассообмену в невесомости. Новосибирск. 1987. С. 30.

174. Бабушкин И.А., Глухов А.Ф., Путин Г.Ф. и др. Аппаратура Дакон для изучения тепловой конвекции на космических аппаратах: устройство и наземная отработка. Тезисы докладов 12 Зимней школы по механике сплошных сред. Пермь. 1999. С. 77.

175. Бабушкин И.А., Глухов А.Ф., Путин Г.Ф, Бессонов О.А., Полежаев В.И. и др. Система для измерения, оперативного расчета и тестов тепловой конвекции в космическом полете. Тезисы докладов 12 Зимней школы по механике сплошных сред. Пермь. 1999. С. 79.

176. Sazonov V.V., Putin G.F., Babushkin I.A., Bogatyrev G.P., GlukhovA.F., Avdeev S.V., BudarinN.M., Ivanov A.I., Maksimova M.M., Polezhaev V.I., Bessonov O.A., Nikitin S.A. On