Внутренние волны плотности ударного типа, индуцированные хемоконвекцией в смешивающихся реагирующих жидкостях

Дается теоретическое объяснение явления спонтанного возникновения волн плотности, обнаруженных недавно экспериментально в двухслойных системах смешивающихся жидкостей, помещенных в узкий вертикальный зазор ячейки Хеле–Шоу в поле тяжести. Верхний и нижний слои представляют собой соответственно водные растворы кислоты и основания, при контакте которых начинает протекать реакция нейтрализации. Процесс сопровождается сильной зависимостью коэффициентов диффузии реагентов от их концентрации, что приводит к возникновению локальных карманов плотности, в которых развивается конвекция. При определенных условиях полости схлопываются, порождая скачок плотности, который перемещается быстрее характерных возмущений в среде и имеет вид ударной волны. Предложена математическая модель явления, которая при определенных допущениях может быть формально сведена к уравнениям движения сжимаемого газа. Представлены численные расчеты, проводится сравнение с данными экспериментов.