Аналитическая оценка эволюции температурного поля на содержащем наноразмерные газовые включения контакте вязкоупругой среды с твердым телом

Об авторе:

Амелькин Сергей Владимирович, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории гидродинамики многофазных сред, Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН; amelkinsv@gmail.com

Аннотация:

Процессы на контакте вязкоупругой среды с твердым телом (подложкой, субстратом, скелетом пористой среды) представляют практический интерес в связи с их принципиальным значением для функционирования разнообразных технических систем и протекания технологических процессов. В последнее время активно исследуются физико-химические процессы при импульсном нагреве вязкоупругих сред в контакте с твердым телом, в условиях кратковременного вторжения в область метастабильности, которые могут приводить к продолжительному или необратимому нарушению сплошности контакта. Интересным модельным объектом для изучения обсуждаемых процессов являются поверхностные нанопузырьки, которые могут формироваться из метастабильных газовых нанодоменов под действием граничных сдвиговых напряжений, обусловленных зависимостью энергии межфазной границы от температуры. Расчет возникающих при теплопереносе через неоднородный контакт температурных градиентов является, следовательно, актуальной задачей.

Для анализа экспериментальных данных целесообразно иметь простые аналитические оценки эволюции температурного поля и возникающих при теплопереносе через неоднородный контакт температурных градиентов. В настоящей работе такие оценки получены для случая, когда величина коэффициента температуропроводности вязкоупругой среды много меньше величины коэффициента температуропроводности твердого тела.

Список литературы:

1. Авдуевский В. С. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / В. С. Авдуевский, Б. М. Галицейский, Г. А. Глебов, Ю. И. Данилов, Г. А. Дрейцер, Э. К. Калинин, В. К. Кошкин, Т. В. Михайлова, А. М. Молчанов, Ю. А. Рыжов, В. П. Солнцев. М.: Машиностроение, 1992. 528 с.
2. Амелькин С. В. Самоорганизация супрамолекулярных нанокомплексов на деформируемых подложках и нанопузырьки / С. В. Амелькин // Фундаментальные основы МЭМС и нанотехнологий: доклады V Всероссийской конференции (Новосибирск, 15-18 июня 2015 г.). Новосибирск: НГАСУ, 2015. Том 1. Вып. 5. С. 25-29.
3. Бейтмен Г. Высшие трансцендентные функции / Г. Бейтмен, А. Эрдейи. М.: Наука, 1974. Том 2. 296 с.
4. Лыков А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. М: Высшая школа, 1967. 600 с.
5. Меснянкин С. Ю. Современный взгляд на проблемы теплового контактирования твердых тел / С. Ю. Меснянкин, А. Г. Викулов, Д. Г. Викулов // Успехи физических наук. 2009. Том 179. № 9. С. 945-970. DOI: 10.3367/UFNe.0179.200909c.0945
6. Справочник по специальным функциям / под ред. М. Абрамовица, И. Стигана. М.: Наука, 1979. 832 с.
7. Хомич В. Ю. Механизмы и модели прямого лазерного наноструктурирования материалов / В. Ю. Хомич, В. А. Шмаков // Успехи физических наук. 2015. Том 185. № 5. С. 489-499. DOI: 10.3367/UFNe.0185.201505c.0489
8. Amel’kin S. V. Liquid Layer on Heterogeneous Substrates, Surface Cavitation and Nanobubbles / S. V. Amel’kin // Book of Abstracts of the V International Conference on Colloid Chemistry and Physicochemical Mechanics (September 10-14, 2018, Russia, Saint Petersburg). Saint Petersburg: VVM Publishing Ltd, 2018. Pp. 23-24.
9. Ayman A. A. Heat Treatment of Polymers: A Review / A. A. Ayman // International Journal of Material Chemistry and Physics. 2015. Vol. 1. No 2. Pp. 132-140.
10. Bera A. Status of Electromagnetic Heating for Enhanced Heavy Oil/Bitumen Recovery and Future Prospects: A Review / A. Bera, T. Babadagli // Applied Energy. 2015. Vol. 151. Pp. 206-226. DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.04.031
11. Chikina I. Cavitation in Adhesives / I. Chikina, C. Gay // Physical Review Letters. 2000. Vol. 85. No 21. Pp. 4546-4549. DOI: 10.1103/PhysRevLett.85.4546
12. Ge Z. Thermal Conductance of Hydrophilic and Hydrophobic Interfaces / Z. Ge, D. G. Cahill, P. V. Braun // Physical Review Letters. 2006. Vol. 96. 186101. Pp. 1-4. DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.186101
13. Ishida N. Nano Bubbles on a Hydrophobic Surface in Water Observed by Tapping-Mode Atomic Force Microscopy / N. Ishida, T. Inoue, M. Miyahara, K. Higashitani // Langmuir. 2000. Vol. 16. No 16. Pp. 6377-6380. DOI: 10.1021/la000219r
14. Karin J. Thin Liquid Polymer Films Rupture via Defects / J. Karin, S. Herminghaus // Langmuir. 1998. Vol. 14. No 4. Pp. 965-969. DOI: 10.1021/la970954b
15. Kawaguchi Y. Transient Pressure Induced by Laser Ablation of Toluene, a Highly Laser-Absorbing Liquid / Y. Kawaguchi, X. Ding, A. Narazaki, T. Sato, H. Niino //  Applied Physics A.  2005. Vol. 80. No 2. Pp. 275-281. DOI: 10.1007/s00339-003-2347-6
16. Lohse D. Surface Nanobubbles and Nanodroplets / D. Lohse, X. Zhang // Review of Modern Physics. 2015. Vol. 87. No 3. Pp. 981-1035. DOI: 10.1103/RevModPhys.87.981
17. Meuler A. J. Relationships between Water Wettability and Ice Adhesion / A. J. Meuler, J. D. Smith, K. K. Varanasi, J. M. Mabry, G. H. McKinley, R. E. Cohen // ACS Applied Materials and Interfaces. 2010. Vol. 2. No 11. Pp. 3100-3110. DOI: 10.1021/am1006035
18. Microfluidics and nanofluidics handbook: Chemistry, physics, and life science principles / ed. by S. K. Mitra, S. Chakroborty. CRC Press, Teylor &Fransic Group, 2012. 1075 p.
19. Parker L. Bubbles, Cavities, and the Long-Ranged Attraction between Hydrophobic Surfaces / L. Parker, P. M. Claesson, P. Attard // The Journal of Physical Chemistry. 1994. Vol. 98. No 34. Pp. 8468-8480. DOI: 10.1021/j100085a029
20. Seddon J. R. T. Nanobubbles and Micropancakes: Gaseous Domains on Immersed Substrates / J. R. T. Seddon, D. Lohse // Journal of Physics: Condensed Matter. 2011. Vol. 3. No 13. 133001. Pp. 1-22.