Interaction of a Sparce Particle Stratum with a Constantly Heated Plane in Presence of a Transverse Temperature Gradient

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

While modelling dispersions in containers or tubes it may be necessary to find distortions brought by the suspended particles in the temperature distribution in a vessel. Essential step of such a calculation is to determine of temperature field emerging when the particles are placed near the plane wall of the vessel. For simplicity one may suppose additionally that the carrying medium is stationary and that the particles are spherical. Solving this problem, the authors replace the plane by a fictitious particle that is mirror-positioned with respect to a given one. This allows to use multipole expansion for representation of the temperature that is a harmonic function in the case discussed. The obtained solution is used to find effective heat conduction coefficient of particles’ stratum placed in a half-space bounded by a plane with constant temperature. To do this, the authors average the temperature in the medium by the particles’ positions and compare the result with the solution of reference problem about temperature distribution in a half-space with a uniform stratum of other thermal conductance. The calculation is provided under the assumption that suspended spheres are placed rarely and therefore interact only with the plane but not with each other. A correction term is obtained that must be included in the expression for heat conduction coefficient if the total medium longitude in the direction orthogonal to the plane is finite.

About the authors

Alexey O. Syromyasov

National Research Mordovia State University

Email: syal1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6520-0204

Ph.D. (Phys.-Math.), Associate Professor, Department of Applied Mathematics, Differential Equations and Theoretical Mechanics

Russian Federation, 68/1 Bolshevistskaya St., Saransk 430005, Russia

Yuliya P. Edeleva

National Research Mordovia State University

Author for correspondence.
Email: edelewa.yulia@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0008-5275-1435

Master Student of the Faculty of Mathematics and Information Technologies

Russian Federation, 68/1 Bolshevistskaya St., Saransk 430005, Russia

References

  1. J. C. Maxwell, A treatise on electricity and magnetism, 1, Clarendon Press, Oxford, 1873.
  2. A. L. Berdichevsky, "On the efficient heat conduction of media with periodically located inclusions", Doklady Akademii Nauk SSSR, 247:6 (1979), 1363–1367 (In Russ.).
  3. R. Thakur, A. Sharma, R. Govindarajan, "Early evolution of optimal perturbations in a viscosity-stratified channel", Journal of Fluid Mechanics, 914 (2021). DOI: https://doi.org/10.1017/jfm.2020.1160
  4. S. Ziegler, A.-S. Smith, "Hydrodynamic particle interactions in linear and radial viscosity gradients", Journal of Fluid Mechanics, 943 (2022). DOI: https://doi.org/10.1017/jfm.2022.421
  5. F. H. Stillinger Jr., "Interfacial solutions of the Poisson – Boltzmann equation", Journal of Chemical Physics, 35:5 (1961), 1584–1589. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1732113
  6. Y. Hao, S. Haber, "Electrophoretic motion of a charged spherical particle narmal to a planar dielectric wall", International Journal of Multiphase Flow, 24:5 (1998), 793–824. DOI: https://doi.org/10.1016/S0301-9322(97)00090-6
  7. V. L. Sennitskii, "Force interaction of a sphere and a viscous liquid in the presence of a wall", Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 41:1 (2000), 50–54. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02465236
  8. J. Happel, H. Brenner, Low Reynolds number hydrodynamics, Springer, Netherlands, 1983, 553 p.
  9. H. Liu, H. H. Bau, "The dielectrophoresis of cylindrical and spherical particles submerged in shells and in semi-infinite media", Physics of Fluids, 16:5 (2004), 1217–1228. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1649237
  10. V. E. Baranov, S. I. Martynov, "Simulation of particle dynamics in a viscous fluid near a plane wall", Computational Mathematics and Mathematical Physics, 50:9 (2010), 1588–1604. DOI: https://doi.org/10.1134/S0965542510090101
  11. V. S. Vladimirov, V. V. Zharinov, Equations of mathematical physics, Fizmatlit Publ., Moscow, 2004 (In Russ.), 400 p.
  12. A. O. Syromyasov, "Thermodynamic interaction of spherical particles in a fluid with a constant temperature gradient", Vestnik of Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod, 4:3 (2011), 1158–1160 (In Russ.).
  13. L. D. Landau, E. M. Lifshitz, Fluid mechanics, Heinemann, Butterworth, 1987, 539 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Syromyasov A.O., Edeleva Y.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».