Том 33, номер 06, статья № 14

Архипов В. А., Басалаев С. А., Золоторев Н. Н., Перфильева К. Г., Усанина А. С. Динамика формирования аэрозольного облака при разрушении макрообъема жидкости. // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 06. С. 497–502. DOI: 10.15372/AOO20200614.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Представлены результаты экспериментального исследования динамики формирования жидко-капель­ного аэрозольного облака, образующегося при разрушении сферического жидкостного ядра с начальным объемом (2 ¸ 80) мл в процессе его гравитационного осаждения. Методом Рэлея получена система критериев подобия, определяющих динамику разрушения макрообъема жидкости с образованием полидисперсного жидко-капельного аэрозольного облака. Показано, что превалирующим механизмом распада макрообъема жидкости является развитие неустойчивости Рэлея–Тейлора при достижении критического значения числа Бонда. Получено критериальное уравнение для определения зависимости расстояния, пройденного макрообъемом жидкости до его полного разрушения, от числа Бонда, характеризующего влияние сил поверхностного натяжения. Проведена оценка максимального диаметра капель в аэрозольном облаке в зависимости от критического значения числа Вебера.

Ключевые слова:

макрообъем жидкости, гравитационное осаждение, аэрозольное облако, неустойчивость Рэлея–Тейлора, число Бонда, число Вебера, экспериментальное исследование

Список литературы:

1. Тляшева Р.Р., Солодовников А.В. Методы прогнозирования аварийных ситуаций с образованием облаков топливовоздушных смесей на предприятиях нефтепереработки // Нефтегазовое дело. 2006. № 1. С. 1–7.
2. Асовский В.П. Особенности тушения лесных пожаров вертолетами с использованием подвесных водосливных устройств // Науч. вестн. МГТУ ГА: Аэромеханика и прочность. 2009. № 138. С. 142–149.
3. Архипов В.А., Жарова И.К., Козлов Е.А., Ткаченко А.С. Прогнозирование экологических последствий распространения облака токсичных аэрозолей в районах падения отработанных ступеней ракет-носителей // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 1. С. 89–93.
4. Arkhipov V.A., Kozlov E.A., Titov S.S., Tkachen­ko A.S., Usanina A.S., Zharova I.K. Evolution of a liquid-drop aerosol cloud in the atmosphere // Arab. J. Geosci. 2016. V. 9, N 114. P. 1–10.
5. Мешков Е.Е., Орешков В.О., Янбаев Г.М. Образование облака капель при разрушении водяного ядра в процессе свободного падения // Письма в журн. техн. физ. 2011. Т. 37, № 15. С. 79–86.
6. Волков P.C., Забелин М.В., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Особенности трансформации водяных снарядов при движении через высокотемпературные продукты сгорания // Письма в журн. техн. физ. 2016. Т. 42, № 5. С. 65–73.
7. Накоряков В.Е., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. О пре­дельных поперечных размерах капельного облака при разрушении водяного массива в процессе падения с большой высоты // Докл. АН. 2017. Т. 475, № 2. С. 145–149.
8. Накоряков В.Е., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Деформация водяного снаряда при его свободном па­дении в воздухе // Докл. АН. 2016. Т. 467, № 5. С. 537–542.
9. Reyssat E., Chevy F., Biance A.L., Petitjean L., Quere D. Shape and instability of free falling liquid globules // Europhys. Lett. 2007. P. 34005-1–34005-5.
10. Установка для исследования динамики разрушения сферического макрообъема жидкости при свободном падении в воздухе: Пат. 2705965. Россия, МПК B01L 99/00, G01N 21/85. Архипов В.А., Басалаев С.А., Булавко А.Н., Золоторев Н.Н., Перфильева К.Г., Поленчук С.Н.; НИ Том. гос. ун-т. № 2019119472; Заявл. 20.06.2019; Опубл. 12.11.2019. Бюл. № 32.
11. Usanina A., Perfilieva K., Zolotorev N., Basalaev S., Arhipov V. Effect of surfactant on destruction dynamics of the liquid macro-volume // AIP Conf. Proc. 2019. V. 2135. P. 020059-1–6.
12. Гонор А.Л., Ривкинд В.Я. Динамика капли // Итоги науки и техники. Сер. Механика жидкости и газа. М.: ВИНИТИ, 1982. Т. 17. С. 86–159.
13. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. М.: Наука, 1987.  464 с.
14. Стернин Л.Е., Шрайбер А.А. Многофазные течения газа с частицами. М.: Машиностроение, 1994. 320 с.
15. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1977. 440 с.
16. Zhang J., Meng Y. Stick–slip friction of stainless steel in sodium dodecyl sulfate aqueous solution in the boundary lubrication regime // Tribol Lett. 2014. V. 56, N 3. P. 543–552.
17. Архипов В.А., Васенин И.М., Усанина А.С, Шрагер Г.Р. Динамическое взаимодействие частиц диспер­сной фазы в гетерогенных потоках. Томск: Изд. дом Томс. гос. ун-та, 2019. 328 с.