Координатор: член-корр. РАН Пухначев В. В.
Исполнители: ИГиЛ, ИТ, ИВМ, ТФ ИТПМ СО РАН
Исследования по гидродинамике и теплообмену при пониженной гравитации стимулируются, с одной стороны, потребностями космической техники, а с другой — необходимостью научного обеспечения технологических экспериментов на орбите. Почти все технологические процессы имеют дело с неизотермическими текучими средами, они осложнены наличием границ раздела жидкость — газ и поверхностей фазового перехода. Понимание основных закономерностей многофазных течений и фазовых переходов при пониженной гравитации важно и для развития наземных технологий, использующих тонкие пленки жидкости, эмульсии с близкими плотностями несущей и дисперсной фаз, расплавы малых объемов.
Выполнено экспериментальное и теоретическое исследование деформации границы раздела при течении пленки жидкости по вертикальной поверхности с неоднородным нагревом. Пример термокапиллярной деформации поверхности пленки изображен на рис. 1. Изучено влияние угла наклона пластины к горизонту и начальной температуры жидкости на длину волны регулярных структур. Установлено, что при формировании струй в области двумерных и трехмерных волн помимо термокапиллярного механизма существен капиллярно-волновой механизм. На основе серий расчетов изучена зависимость полей скорости, температуры и формы поверхности пленки от управляющих параметров процесса.
Рис. 1. Рельеф свободной поверхности при Re = 2, q = 0,84 Вт/см2. а - шлирен-изображение пленки, б - расчет положения ее поверхности. Fig 1. A contour of a free surface at Re = 2, q = 0,84 W/sm2. а - shliren-image of a film, б - calculation of a position of the surface. |
Выведены уравнения тепловой гравитационной конвекции слабосжимаемой жидкости в замкнутом объеме. Показано, что в результате последовательных предельных переходов из этих уравнений можно получить как уравнения микроконвекции, так и уравнения Обербека—Буссинеска. Решена в линейном приближении задача описания переходного процесса, содержащего быстроосциллирующие функции времени.
Исследована устойчивость равновесного состояния плоского слоя, ограниченного твердыми стенками или одной свободной границей, в модели микроконвекции. Изучена устойчивость стационарных течений в плоском слое для линейного и экспоненциального распределений температуры поперек слоя.
Проведены экспериментальные исследования условий устойчивости структуры жидкодисперсных сред (эмульсий и суспензий) в импульсных градиентных температурных полях. В координатах плотность теплового потока — продолжительность теплового импульса построена гиперболическая кривая, разделяющая области устойчивости и неустойчивости (рис. 2).
Рис. 2. Критериальная кривая A=Δqt*Gr1/3(αμPr)-1=109 разделяющая области устойчивости A<109и неустойчивости A>109 структуры эмульсий и суспензий при воздействии на них локального теплового импульса удельной мощностью тепловыделения до 5 Дж*см-2*с-1. O,x,+,· - экспериментальные данные для различных видов эмульсий и суспензий. Fig. 2. A criteria curve A=Δqt*Gr1/3(αμPr)-1=109 parting fields (areas) of a stability A<109 and instability A>109 structures of emulsions and suspensions at action on them of local thermal impulse by a specific power up to 5 J*sm-2*s-1. O,x,+,· - experimental data for the different types of emulsions and suspensions. |
Список основных публикаций
Всего опубликовано более 20 статей в рецензируемых журналах.
В оглавление | Далее |