Взаимовлияние теплового и концентрационного полей в задаче распространения волн в неравновесных условиях

Сотрудниками лаборатории нелинейной механики метаматериалов и многоуровневых систем ИФПМ СО РАН исследована роль эффектов Соре и Дюфура в эволюции термодифузионных и механических волн на начальном этапе обработки металла потоком частиц. Предложенная связанная модель учитывает конечность времен релаксации тепла и массы, массо- и теплоперенос под действием градиента напряжений, а также зависимость коэффициента диффузии от температуры и состава.
Показано, что при наличии высокого градиента температуры, достаточного для активации процесса термодиффузии, распределение имплантированных частиц изменяется. Наблюдается опрокидывание волнового фронта и отток имплантированных частиц от поверхности вглубь материала. Причина этих явлений кроется в нелинейной зависимости коэффициента диффузии от состава и температуры, а также в нелинейности вкладов, ответственных за взаимовлияние процессов различной физической природы. Это доказывает преимущества предложенной модели перед линейными задачами теории термоупругой диффузии.
На рисунке - распределение концентрации внедренных частиц. Безразмерные переменные. Момент времени τ = 0.6, τimp = 1.0. f(C) ¬ зависимость коэффициента диффузии от состава и температуры (линейная/нелинейная); FT ¬ учет перекресных эффектов Соре и Дюфура

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2026-0007.
Результаты исследования опубликованы:
Elena S. Parfenova, Anna G. Knyazeva, The influence of external action on the dynamics of elastic, thermal and concentration waves propagation // International Communications in Heat and Mass Transfer, 178 (2026), 111530. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2026.111530. (Q1, УБС1).