Анализ автомодельных решений задач о взаимодействии льда с гидрофильной жидкостью

Аннотация

Одномерные автомодельные решения позволяют установить основные аналитические закономерности процессов. В отличии от хорошо известной задачи Стефана о промерзании чистой воды при контакте со льдом, температура фазового перехода не постоянна и зависит от концентрации гидрофильной жидкости, описываемой уравнением диффузии. В работе используется линейное приближение для связи равновесных температуры и концентрации на границе контакта. Температура во льду и в жидкости описывается уравнениями теплопроводности. На фазовой границе происходит тепломассообмен: вода из гидрофильной жидкости намерзает на поверхность льда, ее концентрация увеличивается, или наоборот, происходит растворение льда на границе и понижается концентрация гидрофильной жидкости. Это определяется входными параметрами задачи. В работе анализируются такие решения для случая контакта льда с гидрофильными жидкостями - морской водой и раствором этанола, встречающихся в задачах взаимодействия шельфовых ледников с океаном и при термическом бурении скважин в ледниках.  В работе исследуются особенности выбора значений температуропроводности жидкости в прикладных задачах.