OSCILLATORY CONVECTIVE PROCESSES IN NANO- AND MICROFLUIDIC SYSTEMS: ANALYSIS AND CONTROL

Authors

  • B.S. Maryshev Institute of Continuous Media Mechanics RAS UD
  • A.A. Alabuzhev Institute of Continuous Media Mechanics RAS UD
  • I.A. Babushkin Perm State University image/svg+xml
  • A.F. Glukhov Perm State University image/svg+xml
  • V.A. Demin Perm State University image/svg+xml
  • B.I. Myznikova Institute of Continuous Media Mechanics RAS UD
  • E.A. Popov UEC Aviadvigatel
  • I.S. Fayzrakhmanova Perm National Research Polytechnic University image/svg+xml
  • I.N. Cherepanov Perm State University image/svg+xml
  • S.V. Shklyaev Institute of Continuous Media Mechanics RAS UD

DOI:

Keywords:

nanofluids, microfluidics, convection, porous media, thin films, oscillatory modes, vibration

Abstract

This publication contains the main results of the work on the RFBR project 13-01-96010 r_ural_a«Oscillatory convection processes in nano- and microfluidic systems: analysis and control». The aim of this project is an experimental and theoretical study of complex convective phenomena innonisothermal nanofluids and thin films. A common attribute of the systems under consideration is the presence of an oscillatory mode of instability of their ground state or the first critical mode. The dynamics of the systems under consideration in periodic external conditions is interesting because of (1) complex and not fully explained kinetics; (2) a rich bifurcation picture and (3) the technological necessity in the management of stability and non-linear modes of macroscopic flows of nanofluids and microfluidic flows.

Author Biographies

  • B.S. Maryshev, Institute of Continuous Media Mechanics RAS UD
    кандидат физико-математических наук, научный сотрудник группы «Динамика геологических систем», Институт механики сплошных сред УрО РАН (ИМСС УрО РАН)
  • A.A. Alabuzhev, Institute of Continuous Media Mechanics RAS UD
    кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории вычислительной гидродинамики, ИМСС УрО РАН
  • I.A. Babushkin, Perm State University
    кандидат физико-математических наук, заведующий кафедрой общей физики, Пермский государственный национальный исследовательский университет (ПГНИУ)
  • A.F. Glukhov, Perm State University
    кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей физики, ПГНИУ
  • V.A. Demin, Perm State University
    доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой теоретической физики, ПГНИУ
  • B.I. Myznikova, Institute of Continuous Media Mechanics RAS UD
    кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики и механики мягкого вещества, ИМСС УрО РАН
  • E.A. Popov, UEC Aviadvigatel
    кандидат физико-математических наук, инженер, ОАО «Авиадвигатель»
  • I.S. Fayzrakhmanova, Perm National Research Polytechnic University
    кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры общей физики, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)
  • I.N. Cherepanov, Perm State University
    кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры радиоэлектроники и защиты информации, ПГНИУ
  • S.V. Shklyaev, Institute of Continuous Media Mechanics RAS UD
    кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики и механики мягкого вещества, ИМСС УрО РАН

References

  1. Алабужев А.А., Шкляев С.В. Влияние акустических вибраций на динамику тонкой пленки // Тез. докл. XIX Зимней школы по механике сплошных сред. - Пермь, 2015. - С. 20.
  2. Бабушкин И.А., Карпунин И.Э. Экспериментальное исследование конвекции бинарной смеси в плоском вертикальном слое // Материалы междунар. конф. «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность». - Звенигород, 2014. - C. 16-19.
  3. Глухов А.Ф., Демин В.А. Динамические граничные условия на концентрацию частиц в ферроколлоидах при наличии седиментации // Известия ТПУ. Сер. Физика. - 2013. - Т. 323. - № 2. - С. 189-194.
  4. Глухов А.Ф., Демин В.А., Третьяков А.В. О влиянии термодиффузии на перераспределение примеси при замерзании столба бинарной жидкости // Изв. ТПУ. Инжиниринг георесурсов. - 2015. - Т. 326. - № 11. - С. 118-127.
  5. Демин В.А. Оседание наночастиц в однородной несущей жидкости при наличии термодиффузии // Вест. Перм. ун-та. Сер. Физика. - 2013. - № 1(23). - С. 20-24.
  6. Демин В.А., Попов Е.А. Тепловая конвекция коллоида на основе бинарной жидкости // Вест. Перм. ун-та. Сер. Физика. - 2015. - № 3(31). - C. 74-80.
  7. Марышев Б.С. Влияние иммобилизации примеси на устойчивость в концентрационном аналоге задачи Хортона-Роджерса-Лэпвуда: анализ нелинейной задачи // Сб. материалов XIХ Зимней школы по механике сплошных сред. - Пермь, 2015. - С. 160-166.
  8. Попов Е.А. Трехмерные конвективные эффекты в узких полостях // Автореферат дис. на соискание уч. степ. к. ф.-м. н. - Пермь: Изд. ПГНИУ, 2014. - 16 с.
  9. Cherepanov I.N., Smorodin B.L. Convection of a Stratified Colloidal Suspension // Journal of Experimental and Theoretical Physics - 2013. - Vol. 117. - № 5. - Р. 963-969.
  10. Fayzrakhmanova I.S., Nepomnyashchy A.A. Linear stability analysis of the vibration influence on Marangoni waves in two-layer film // IMA8, 12-16 June, 2016, Bad Honnef (Germany).
  11. Fayzrakhmanova I.S., Shklyaev S., Nepomnyashchy A.A. Longwave convection in a layer of binary mixture with modulated heat flux: Weakly nonlinear analysis // Fluid Dynamics Research. - 2014. - Vol. 46. - 41411.
  12. Ishutov S.M., Myznikova B.I., Smorodin B.L. Convection of a binary mixture under high-frequency vibrations // Comptes Rendus Mecanique. - 2013. - Vol. 341. - Is. 4-5. - P. 477-482.
  13. Maryshev B.S. The Effect of Sorption on Linear Stability for the Solutal Horton-Rogers-Lapwood Problem // Transport in Porous Media. - 2015. - Vol. 109(1). - P. 747-764.
  14. Maryshev B.S. The Forming, Evolution and Stability of Flow Structures within the Solutal Horton-Rogers- Lapwood Problem with Immobilization // The proceedings of international conference «Fluxes and structures in fluids». - Svetlogorsk, 2015. - Р. 144-145.
  15. Nepomnyashchy A.A., Shklyaev S. Nonlinear dynamics of a binary liquid layer heated from above // Abstracts of 66-th Annual Meeting of APS DFD, November 24-26, 2013, Pittsburgh, USA. - Р. 103 (Bull. of the Am. Phys. Soc. Vol. 58, № 18. Р. 103).
  16. Shklyaev S., Alabuzhev A.A., Khenner M. Marangoni convection in a thin film on a vertically oscillating plate // Physical Review E. - 2015. - Vol. 92 (1). - 013019.
  17. Smorodin B.I., Myznikova B.I., Ishutov S.M. Traveling wave convection in binary fluid mixture under high frequency vertical vibrations // Physical Review E. - 2014. - Vol. 89. - 053004.

###

  1. Alabuzev A.A., Sklaev S.V. Vlianie akusticeskih vibracij na dinamiku tonkoj plenki // Tez. dokl. XIX Zimnej skoly po mehanike splosnyh sred. - Perm’, 2015. - S. 20.
  2. Babuskin I.A., Karpunin I.E. Eksperimental’noe issledovanie konvekcii binarnoj smesi v ploskom vertikal’nom sloe // Materialy mezdunar. konf. <>. - Zvenigorod, 2014. - C. 16-19.
  3. Gluhov A.F., Demin V.A. Dinamiceskie granicnye uslovia na koncentraciu castic v ferrokolloidah pri nalicii sedimentacii // Izvestia TPU. Ser. Fizika. - 2013. - T. 323. - No 2. - S. 189-194.
  4. Gluhov A.F., Demin V.A., Tret’akov A.V. O vlianii termodiffuzii na pereraspredelenie primesi pri zamerzanii stolba binarnoj zidkosti // Izv. TPU. Inziniring georesursov. - 2015. - T. 326. - No 11. - S. 118-127.
  5. Demin V.A. Osedanie nanocastic v odnorodnoj nesusej zidkosti pri nalicii termodiffuzii // Vest. Perm. un-ta. Ser. Fizika. - 2013. - No 1(23). - S. 20-24.
  6. Demin V.A., Popov E.A. Teplovaa konvekcia kolloida na osnove binarnoj zidkosti // Vest. Perm. un-ta. Ser. Fizika. - 2015. - No 3(31). - C. 74-80.
  7. Marysev B.S. Vlianie immobilizacii primesi na ustojcivost’ v koncentracionnom analoge zadaci Hortona-Rodzersa-Lepvuda: analiz nelinejnoj zadaci // Sb. materialov XIH Zimnej skoly po mehanike splosnyh sred. - Perm’, 2015. - S. 160-166.
  8. Popov E.A. Trehmernye konvektivnye effekty v uzkih polostah // Avtoreferat dis. na soiskanie uc. step. k. f.-m. n. - Perm’: Izd. PGNIU, 2014. - 16 s.
  9. Cherepanov I.N., Smorodin B.L. Convection of a Stratified Colloidal Suspension // Journal of Experimental and Theoretical Physics - 2013. - Vol. 117. - No 5. - R. 963-969.
  10. Fayzrakhmanova I.S., Nepomnyashchy A.A. Linear stability analysis of the vibration influence on Marangoni waves in two-layer film // IMA8, 12-16 June, 2016, Bad Honnef (Germany).
  11. Fayzrakhmanova I.S., Shklyaev S., Nepomnyashchy A.A. Longwave convection in a layer of binary mixture with modulated heat flux: Weakly nonlinear analysis // Fluid Dynamics Research. - 2014. - Vol. 46. - 41411.
  12. Ishutov S.M., Myznikova B.I., Smorodin B.L. Convection of a binary mixture under high-frequency vibrations // Comptes Rendus Mecanique. - 2013. - Vol. 341. - Is. 4-5. - P. 477-482.
  13. Maryshev B.S. The Effect of Sorption on Linear Stability for the Solutal Horton-Rogers-Lapwood Problem // Transport in Porous Media. - 2015. - Vol. 109(1). - P. 747-764.
  14. Maryshev B.S. The Forming, Evolution and Stability of Flow Structures within the Solutal Horton-Rogers- Lapwood Problem with Immobilization // The proceedings of international conference <>. - Svetlogorsk, 2015. - R. 144-145.
  15. Nepomnyashchy A.A., Shklyaev S. Nonlinear dynamics of a binary liquid layer heated from above // Abstracts of 66-th Annual Meeting of APS DFD, November 24-26, 2013, Pittsburgh, USA. - R. 103 (Bull. of the Am. Phys. Soc. Vol. 58, No 18. R. 103).
  16. Shklyaev S., Alabuzhev A.A., Khenner M. Marangoni convection in a thin film on a vertically oscillating plate // Physical Review E. - 2015. - Vol. 92 (1). - 013019.
  17. Smorodin B.I., Myznikova B.I., Ishutov S.M. Traveling wave convection in binary fluid mixture under high frequency vertical vibrations // Physical Review E. - 2014. - Vol. 89. - 053004.

Downloads

Published

2016-12-29

Issue

No. 4 (2016)

Section

Research: theory and experiment

How to Cite

Maryshev, B. ., Alabuzhev, A. ., Babushkin, I. ., Glukhov, A. ., Demin, V. ., Myznikova, B. ., Popov, E. ., Fayzrakhmanova, I. ., Cherepanov, I. ., & Shklyaev, S. . (2016). OSCILLATORY CONVECTIVE PROCESSES IN NANO- AND MICROFLUIDIC SYSTEMS: ANALYSIS AND CONTROL. Perm Federal Research Centre Journal, 4, 44-50. https://journal-dev.icmm.ru/index.php/pscj/article/view/PSCJ2016n4p8