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Erschienen in: Meccanica 4/2024

30.03.2024

Thermal convection in reaction fronts confined between conductive walls

verfasst von: Roberto Guzman, Desiderio A. Vasquez

Erschienen in: Meccanica | Ausgabe 4/2024

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Abstract

Exothermic autocatalytic reaction fronts propagating between two conductive walls shows an increase of speed and change in shape due to buoyancy driven convection. We modeled the system using reaction-diffusion-advection equations for chemical concentration and temperature. In these equations, a cubic autocatalytic exothermic reaction leads to a propagating front. The fluid flow is determined by the Stokes equation allowing for density changes due to thermal expansion. The front propagates in a liquid confined in a narrow rectangular domain resembling a two dimensional tube. Fluid motion enhances the front speed and modifies its curvature. In vertical domains, a transition to a nonaxisymmetric front takes place as the width increases. Heat conductivity across the walls delays the transition to larger critical widths. We find regions of bistability between nonaxisymmetric fronts and lower speed fronts at different values of conductivity. Heat losses diminish convection in horizontal tubes, resulting in a decrease of front speed.

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Literatur
2.
Zurück zum Zitat Bergman TL, Lavine A, Incropera FP (2017) Fundamentals of heat and mass transfer, 8th edn. Wiley, Hoboken Bergman TL, Lavine A, Incropera FP (2017) Fundamentals of heat and mass transfer, 8th edn. Wiley, Hoboken
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Zurück zum Zitat Tritton DJ (1988) Physical fluid dynamics, 2nd edn. Oxford University Press, Oxford Tritton DJ (1988) Physical fluid dynamics, 2nd edn. Oxford University Press, Oxford
Metadaten
Titel
Thermal convection in reaction fronts confined between conductive walls
verfasst von
Roberto Guzman
Desiderio A. Vasquez
Publikationsdatum
30.03.2024
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Meccanica / Ausgabe 4/2024
Print ISSN: 0025-6455
Elektronische ISSN: 1572-9648
DOI
https://doi.org/10.1007/s11012-024-01775-5

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