Об аэродинамической модели капельного кластера

Об авторах:

Кислицын Анатолий Александрович, доктор физико-математических наук, профессор кафедры прикладной и технической физики, Тюменский государственный университет; a.a.kislicyn@utmn.ru; ORCID: 0000-0003-3863-0510

Федорец Александр Анатольевич, доктор технических наук, заведующий лабораторией микрогидродинамических технологий, Тюменский государственный университет; fedorets_alex@mail.ru

Аннотация:

Изложены результаты новых экспериментальных и теоретических исследований капельного кластера, позволивших внести существенные изменения и уточнения в опубликованную нами ранее аэродинамическую модель капельного кластера. Экспериментально установлено, что перепад температур между крайними нижней и верхней точками на поверхности капли достигает 4 К, а число Марангони — значения 360, что означает существование интенсивных термокапиллярных течений в капле. Для вихревого течения внутри капли найдено приближенное аналитическое решение, линии тока и компоненты скорости. Характерная скорость течения жидкости внутри капли по порядку величины равна v ~0.1 м/с. Получена оценка угловой скорости вращения всей капли ω ~ 102 с-1. Скорость движения трассерных микрочастиц по поверхности жидкости вблизи капли подтверждает эту оценку. Однако вращение капель не объясняет подъемной силы, т.к. угловая скорость вращения на 2 порядка меньше необходимой величины. Показано, что причиной возникновения подъемной силы является действие паровоздушного потока. Теоретические оценки находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными.

Список литературы:

1. Кислицын А.А., Пак В.С., Федорец А.А. Аэродинамическая модель устойчивости капельного кластера // Вестник Тюменского государственного университета. 2009. № 6. С. 102-107.

2. Федорец А.А. Капельный кластер // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 2004. Т. 79. № 8. С. 757-759.

3. Федорец А.А., Марчук И.В., Кабов О.А. О роли потока пара в механизме левитации диссипативной структуры капельный кластер // Письма в журнал технической физики. 2011. Т. 37. № 3. С. 45-50.

4. Аринштейн Э.А., Федорец А.А. Механизм рассеяния энергии капельным кластером // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 2010. Т. 92. № 10.

С. 726-729.

5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. 736 с.

6. Федорец А.А. О механизме некоалесценции в капельном кластере // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 2005. Т. 81. № 9. С. 551-555.

7. Федорец А.А. О применении капельного кластера для визуализации микромасштабных течений жидкости и газа // Механика жидкости и газа. 2008. № 6. С. 97-100.

8. Федорец А.А. Механизм стабилизации положения капельного кластера над межфазной поверхностью жидкость-газ // Письма в журнал технической физики. 2012. Т. 38. № 21.

С. 63-69.

9. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 634 с.

10. Ревкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980. 425 с.