Дается краткий обзор экспериментальных и теоретических исследований осредненных эффектов, наблюдаемых в многофазных системах в осциллирующих силовых полях. Внимание уделяется новым явлениям, обнаруженным и исследованным в лаборатории вибрационной гидромеханики ПГГПУ. Необычное, подчас парадоксальное, поведение гетерогенных гидродинамических систем объясняется генерацией осредненных массовых сил в результате колебаний даже малой амплитуды. Обсуждается несколько разделов: динамика поверхностей раздела в осциллирующих силовых полях [1-5]; течения, индуцируемые вибрациями [6,7]; динамика твердых и жидких включений в несжимаемой жидкости [8-10]. Уделяется внимание важной роли безразмерной частоты вибраций (осцилляций) – в предельных случаях высокой и низкой частоты эффекты оказываются противоположными по знаку. Показано качественное изменение (усиление) осредненных эффектов при действии осложняющих факторов: вращения; высокого контраста вязкостей жидкостей в системах с межфазной границей; течений в стесненных каналах (пористых средах); комбинированного действия вращения и вибраций. Результаты выполненных исследований наряду с развитием фундаментальных основ вибрационной гидромеханики имеют большой прикладной потенциал и представляют практический интерес.
Доклад подготовлен при поддержке Мин. Прос. РФ (Гос. Зад., № 1025032600036-8-2.3.2.)
[1] Ivanova A., Kozlov V., Evesque P., Patterning of liquefied sand surface in a cylinder filled with liquid and subjected to horizontal vibrations // Europhys. Letters. – 1996. – т. 35. № 3. – с. 159–164.
[2] Иванова А.А., Козлов В.Г., Граница раздела песок – жидкость при вибрационном воздействии // Изв. РАН. МЖГ. – 2002. – № 2. – с. 120–138.
[3] Kozlov V., Vlasova O., Oscillatory dynamics of immiscible liquids with high viscosity contrast in a rectangular Hele-Shaw channel // Phys. Fluids. – 2022. – т. 34. №3. – с.032121.
[4] Kozlov V, Petukhova M, Kozlov N., Dynamics of liquids with high viscosity contrast in unevenly rotating Hele-Shaw cell // Phil. Trans. R. Soc. A. – 2023. – 20220082.
[5] Kozlov V., Vlasova O., Dyakova V., Oscillatory excitation of Faraday waves on the interface of immiscible fluids in a slotted channel // Physics of Fluids.– 2024. – т. 36. №10. – с.102117.
[6] Kozlov V.G., Kozlov N.V., Subbotin S.V., Steady flows in rotating spherical cavity excited by multi-frequency oscillations of free inner core // Acta Astr. – 2017. – т. 130. – с. 43–51.
[7] Kozlov V. G., and Subbotin S. V., Librations induced zonal flow and differential rotation of free inner core in rotating spherical cavity // Physics of fluids. – 2017. – т.29. – с. 096601.
[8] V.G. Kozlov., Solid-body dynamics in cavity with liquid under high-frequency rotational vibration // Europhys. Letters. – 1996. – т. 36. № 9. – с. 651–656.
[9] Иванова А.А., Козлов В.Г., Кузаев А.Ф., Вибрационная подъемная сила, действующая на тело в жидкости вблизи твердой поверхности // Докл. РАН. – 2005. – т. 402. № 4. – с. 488–491.
[10] Козлов В.Г., Козлов Н.В., Вибрационный гидродинамический волчок // Докл. РАН. – 2007. – т.415. № 6. – с. 759–762.19