<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Vestnik of Don State Technical University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Vestnik of Don State Technical University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Донского государственного технического университета</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1992-5980</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">13631</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/22161</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Механика</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Mechanics</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Механика</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Self-similarity problem of thermal convection averaged over a thin layer </article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Автомодельность задачи тепловой конвекции, осреденной по тонкому слою</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Сахарова</surname>
       <given-names>Людмила  Викторовна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Sakharova</surname>
       <given-names>Lyudmila  Викторовна</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2016-10-14T00:00:00+03:00">
    <day>14</day>
    <month>10</month>
    <year>2016</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2016-10-14T00:00:00+03:00">
    <day>14</day>
    <month>10</month>
    <year>2016</year>
   </pub-date>
   <volume>16</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>17</fpage>
   <lpage>28</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/13631/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/13631/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>В работе получены три типа автомодельных замен для задачи тепловой конвекции, осредненной по тонкому слою испаряющейся жидкости и являющейся моделью высыхания невязкой, нетемпературопроводной протяженной капли. Для построения автомодельных решений в работе выполнен переход к инвариантам Римана. Автомодельные решения представляют собой функции времени и координаты, определяющие высоту капли, а также скорость массопереноса и тепловой поток, осредненные по толщине капли. Осуществлена классификация найденных автомодельных решений на основании поведения функции, описывающей высоту капли в процессе испарения-конденсации. Выявлена область применимости различных автомодельных решений к моделированию различных ситуаций высыхания капель и пленок.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Three types of self-simulated replacements for the problem of thermal convection averaged over a thin layer of the vaporizing liquid are presented. It is a model of the drying non-viscous extended droplet specified by the non-thermal diffusivity. For the construction of self-simulated solutions, a transition to the Riemann invariants is performed. Self-simulated solutions are functions of time and position determining the drop height, the mass-transfer rate and the heat flow averaged over the drop thickness. The found self-simulated solutions are classified on the basis of the behavior of the function that describes the drop height under the evaporation-condensation. The domains of applicability of various self-simulated solutions to the simulation of different situations of drying drops and films are identified.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>математическая модель</kwd>
    <kwd>автомодельные решения</kwd>
    <kwd>капля</kwd>
    <kwd>испарение-конденсация.</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>mathematical model</kwd>
    <kwd>self-simulated solutions</kwd>
    <kwd>drop</kwd>
    <kwd>evaporation- condensation.</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>. Математическое моделирование процессов тепло- и массопереноса при испарении-конденсации капель жидкостей применимо в настоящее время во множестве современных технологий: медицинской диагностике [1], фармакологических исследованиях [2], кристаллографии белка [3], для растягивания ДНК и РНК [4], полиграфии [5], создании структурированных поверхностей [6], производстве наноструктур [7], микроматриц, в том числе однокристальных лабораторий (labs-on-a-chip) [8]. В связи с этим в последние годы разработано большое количество моделей, описывающих высыхание капель, либо пленок жидкостей. Для математического моделирования процессов в испаряющейся капле применяются различные подходы: в первую очередь, те или иные следствия системы уравнений Навье-Стокса, а также метод осреднения трехмерных задач по высоте пленки, либо капли испаряющейся жидкости. Метод осреднений (аналог уравнений мелкой воды) для моделирования высыхающих капель и пленок использован в работах [9–12]. Несмотря на существенные успехи при моделировании конкретных ситуаций в физике, медицине и биологии, используемый подход имеет ряд дефектов, таких как необходимость задания плотности пара на поверхности капли (на основе эмпирических предположений), потребность во множестве локальных допущений, понижающих уровень общности модели, а также преимущественно численный подход к исследованию получающихся начально-краевых задач. Процесс осреднения, используемый в перечисленных работах также проводится на основе упрощающих предположений и при отсутствии четких математических обоснований.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гольбрайх, Е. О. формировании узора трещины в свободно высыхающей пленке водного раствора белка / Е. Гольбрайх, Е. Г. Рапис, С. С. Моисеев // Журнал технической физики, 2003. - Т. 73, вып. 10. - С. 116-121.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Golbraykh, Е.О., Rapis, E.G., Moiseev, S.S. O formirovanii uzora treshchiny v svobodno vysykhayushchey plenke vodnogo rastvora belka. [On the formation of the crack pattern in a free drying film of aqueous protein solution.] Technical Physics, 2003, vol. 73, iss. 10, pp. 116-121 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Способ оценки общетоксического действия лекарственных средств на организм : патент 2232387 Рос. Федерация : G01N33/15, G01N33/49 / А. А. Ющенко, А. Д. Даудова, А. К. Аюпова, Н. Г. Урляпова , С. Н. Шатохина. - № 2002129685/15 ; заявл. 04.11.2002 ; опубл. 10.07.2004. - 7 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Yushchenko, A.A., Daudova, A.D., Ayupova, A.K., Urlyapova, N.G., Shatokhina, S.N. Sposob otsenki obshchetoksicheskogo deystviya lekarstvennykh sredstv na organizm: patent 2232387 Ros. Federatsiya : G01N33/15, G01N33/49. [A method of estimating general toxical action of drugs on the body.] Patent RF, no. 2232387, 2004 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Рапис, Е. Белок и жизнь (самосборка и симметрия наноструктур белка) / Е. Рапис. - Иерусалим; Москва : ЗЛ. Милта-ПКП ГИТ, 2002. - 257 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rapis, E. Belok i zhizn&amp;#180; (samosborka i simmetriya nanostruktur belka). [Protein and life (self-assembly and symmetry of protein nanostructures.)] Jerusalem; Moscow: ZL. Milta-PKP GIT, 2002, 257 p. (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Abramchuk S.S., Khokhlov A.R., Iwataki T., Oana H., Yoshikawa K. Direct observation of DNA molecules in a convection flow of a drying droplet // Europhys. Lett. 2001. - Vol. 55. P. 294-300.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Abramchuk, S.S., Khokhlov, A.R., Iwataki, T., Oana, H., Yoshikawa, K. Direct observation of DNA molecules in a convection flow of a drying droplet. Europhys. Lett., 2001, vol. 55, pp. 294-300.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Harris D. J., Hu H., Conrad J. C., Lewis J. A. Patterning Colloidal Films via Evaporative Lithography // Physical Review Letters. 2007. - Apr. Vol. 98, no. 14. P. 148301.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Harris, D. J., Hu, H., Conrad, J. C., Lewis, J. A. Patterning Colloidal Films via Evaporative Lithography. Physical Review Letters, 2007, vol. 98, no. 14, p. 148301.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Xu J., Xia J., Hong S. W. et al. Self-Assembly of Gradient Concentric Rings via Solvent Evaporation from a Capillary Bridge // Physical Review Letters. 2006.-Feb. Vol. 96, no. 6. P. 066104.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Xu J., Xia J., Hong S.W., et al. Self-Assembly of Gradient Concentric Rings via Solvent Evaporation from a Capillary Bridge. Physical Review Letters, 2006, vol. 96, no. 6, p. 066104.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Helseth L. E., Fischer T. M. Particle interactions near the contact line in liquid drops // Physical Review E. 2003.- Oct. Vol. 68, no. 4. P. 042601.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Helseth, L. E., Fischer, T. M. Particle interactions near the contact line in liquid drops. Physical Review E, 2003, vol. 68, no. 4, p. 042601.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Rieger B., van den Doel L. R., van Vliet L. J. Ring formation in nanoliter cups: Quantitative measurements of flow in micromachined wells // Physical Review E. 2003.-Sep. Vol. 68, no. 3. P. 036312.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rieger, B., van den Doel, L. R., van Vliet, L. J. Ring formation in nanoliter cups: Quantitative measurements of flow in micromachined wells. Physical Review E, 2003, vol. 68, no. 3, p. 036312.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Deegan R.D., Bakajin O., Dupont T.F., Huber G., Nagel S.R., Witten T.A. Contact line deposits in an evaporating drop // Physical Review E. - 2000. - vol. 62. - P. 756-765.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Deegan, R.D., Bakajin, O., Dupont, T.F., Huber, G., Nagel, S.R., Witten, T.A. Contact line deposits in an evaporating drop. Physical Review E, 2000, vol. 62,pp. 756-765.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Maki K. L., Kumar S. Fast Evaporation of Spreading Droplets of Colloidal Suspensions // Langmuir. 2011. Vol. 27, no. 18. P. 11347- 11363.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Maki, K. L., Kumar, S. Fast Evaporation of Spreading Droplets of Colloidal Suspensions. Langmuir, 2011, vol. 27, no. 18, pp. 11347- 11363.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Widjaja E., Harris M. Particle deposition study during sessile drop evaporation // AIChE J. 2008.-September. Vol. 54, no. 9. P. 2250- 2260.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Widjaja, E., Harris, M. Particle deposition study during sessile drop evaporation. AIChE J., 2008, vol. 54, no. 9, pp. 2250- 2260.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Tarasevich Y. Y., Vodolazskaya I.V., Sakharova L.V. Mathematical modeling of pattern formation caused by drying of colloidal film under a mask // Eur. Phys. J. E. - 2016. - Vol. 39, no. 2.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tarasevich, Y. Y., Vodolazskaya, I.V., Sakharova, L.V. Mathematical modeling of pattern formation caused by drying of colloidal film under a mask. Eur. Phys. J. E, 2016, vol. 39, no. 2.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Жуков, М. Ю. Моделирование испарения капли жидкости / М. Ю. Жуков, Е. В. Ширяева, Н. М. Полякова. - Ростов-на-Дону : Издательство Южного федерального университета, 2015. - 208 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Zhukov, М.Y., Shiryaeva, E.V., Polyakova, N.M. Modelirovanie ispareniya kapli zhidkosti. [Simulation of the liquid drop evaporation.] Rostov-on-Don: SFU Press, 2015, 208 p.  (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Баренблатт, Г. И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика. Теория и приложения к геофизической гидродинамике / Г. И. Баренблатт. - Ленинград : Гидрометиоиздат. - 1982. - 257 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Barenblatt, G.I. Podobie, avtomodel&amp;#180;nost&amp;#180;, promezhutochnaya asimptotika. Teoriya i prilozheniya k geofizicheskoy gidrodinamike. [Similarity, self-similarity, intermediate asymptotics. Theory and applications to geophysical hydrodynamics .] Leningrad: Gidrometioizdat, 1982, 257 с. (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B15">
    <label>15.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Рождественский, Б. Л. Системы квазилинейных уравнений и их приложения к газовой динамике / Б.  Л. Рождественский, Н. Н. Яненко. - Москва : Наука - 1978.- 687 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rozhdenstvenskiy, B.L., Yanenko, N.N. Sistemy kvazilineynykh uravneniy i ikh prilozheniya k gazovoy dinamike. [Systems of quasilinear equations and their applications to gas dynamics.] Moscow: Nauka, 1978, 687 p. (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
