Увагу приділено постановці та розв'язанню задач про осідання частинок дво- та трифазної суспензій, що агрегують, у вертикальних і похилих трубках у неоднорідному полі зовнішніх сил. За допомогою методу характеристик знайдено рівняння сімейств характеристик та умови на них. Проведено дослідження умов існування різних типів розв'язків, а також детальний аналіз умов на границях. Узагальнено ефект Бойкотта на випадок суспензій, що агрегують, розглянуто залежність швидкості осідання від кута нахилу трубки. Розв'язано задачі про тришарову ламінарну течію незмішуваних мікро / нанорідин між рухомими пластинами та коаксіальними циліндрами, що обертаються з різними кутовими швидкостями і мають різні шорсткості. Досліджено осідання еритроцитів крові у стандартних і мікрокапілярах. На основі одержаних даних запропоновано новий показник для виявлення алергії на медикаменти та харчові продукти, а також експрес-метод на малих об'ємах крові з використанням мікротрубок.

Двофазне впорскування рідкого газу є важливим промисловим процесом, який використовується в більшості сепараторів. На ранній стадії впорскування утворюється циліндрична бульбашка. З плином часу форма бульбашки стає все більш складною та дуже важкою для аналізу. Розроблено просту аналітичну модель для пояснення зміни форми бульбашки. Аналітичну модель розроблено на основі інерції потоку води, який безперервно штовхає бульбашку, в той час як сила опору чинить опір йому, так що лобова площа бульбашки збільшується. Розмір бульбашки та її лобову площу оцінено з використанням припущення про рівновагу між силою інерції та силою опору, нехтуючи в'язкою силою. Виходячи з оцінки, можна визначити роль вихрового кільця по різниці теоретичних і експериментальних результатів. Аналітичну модель перевірено за допомогою зібраних експериментальних даних по деформації форми, викликаної рухом бульбашки на початку впорскування. Експериментальні дані, використані як перевірка, виміряно по зображенню носа бульбашки з десятикратним повторенням із похибкою +- 6 %. Експериментальний метод проведено шляхом уприскування бульбашки в горизонтальному напрямку в басейн із водою. Інерційна сила потоку води перед носом бульбашки створює бульбашку. Бульбашка раптово змінює свою форму, рухається у вигляді бульбашкового струменя та зазнає поступові зміни форми. Лобова площа бульбашки збільшується та досягає максимуму в кінцевій точці швидкості. На деформацію форми бульбашки впливає інерційна сила потоку води, яка штовхає бульбашку вперед. Відповідно, бульбашка змінює свою форму з циліндричної на сферичну, а потім на еліпсоїдальний диск. По досягненню бульбашкою граничної швидкості, сила інерції стає рівною силі опору. Край бульбашки у вигляді еліпсоїдального диска демонструє підвищений поверхневий натяг. Різниця між експериментальними даними та аналітичною моделлю обумовлена складним плинним і динамічним потоком, оточуючим бульбашку. Передбачається, що запропонована математична база стане важливим інструментом для прогнозування лобової площі бульбашки.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.342.2 + В368.32

Рубрики:

Рух бульбашок. Рух крапель. Середовище багатофазне. Середовище багатокомпонентне < Гідро- газодинаміка >

Фізика рідкого гелію

Шифр НБУВ: Ж14063 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано математичну модель для розрахунку резонуючих газопарових бульбашок. Досліджено вплив звукових хвиль на осциляцію бульбашок за умов резонансу. Отримано форму та амплітуду коливань стінки для бульбашок різного розміру на резонансних частотах. Визначено швидкість руху стінки та внутрішній тиск бульбашки за умов резонансу. Наведено результати натурних спостережень за газопаровими бульбашками за умов дії звукових хвиль.

Проанализировано взаимное согласование времени роста и разрушения пузырька воздуха и периода колебаний круговых капиллярных волн на поверхности тонкого слоя жидкости. Найдены две оптимальные конструкции генератора струи монодисперсных капель с разрушением пузырьков в тонком слое жидкости и показаны варианты его функционирования.

Досліджено вплив тиску та температури середовища газової бульбашки на процес гідратоутворення. Запропоновано математичну модель, яка враховує інерційну та термодинамічну складові осциляції газових бульбашок у рідині. Встановлено, що швидкість гідратоутворення набуває максимальних значень під час розігріву газового середовища всередині бульбашки. Одержано залежність швидкості гідратоутворення від температури газу. Результати досліджень можна застосовувати для оптимізації технологічних процесів, пов'язаних із промисловим одержанням газових гідратів.

Розглянуто математичну модель, що описує деформацію крапель у зсувних потоках в широкому діапазоні зміни режимів течії та фізичних параметрів обох рідких фаз. Модель базується на припущенні, що деформована краплина має форму витягнутого еліпсоїда обертання. Деформація краплі розглядається як переміщення центрів маси напівкрапель, симетричних по відношенню до центру краплі. Вплив в'язких і капілярних сил на деформацію краплі розглянуто із застосуванням моделі Фойхта для в'язко пружних середовищ. Одержано простий критерій початку руйнування краплини у зсувних течіях. Наведено результати числових розрахунків зсувної деформації краплі за різних фізичних і режимних параметрів у порівнянні з експериментальними даними інших авторів.

На основе уравнений баланса массы и энергии построена теория для приближенного описания распада на пузырьки тонкой струи идеального газа, истекающей в окружающую идеальную жидкость. Под действием силы поверхностного натяжения, распределенной по поверхности раздела сред, и внутренних сил давления внутри струи, обусловленных сжимаемостью газа, поверхность струи деформируется и, при росте конечных возмущений, распадается на пузырьки. Произведенный математический анализ позволил однозначно оценить относительную величину среднего диаметра образующихся пузырьков газа и расстояний между ними. Полученные результаты хорошо согласуются с результатами Рэлея из линейной теории неустойчивости струи.

На основе уравнений баланса массы и энергии построена замкнутая модель процесса непрерывной деформации и последующего распада тонкой жидкой струи на капли под воздействием сил поверхностного натяжения. Построенная модель включает 2 стадии непрерывной деформации участка цилиндрической струи: деформация слабо возмущенной поверхности синусоидального типа до эллиптической капли с конечными значениями кривизны; деформация эллиптической капли в равнообъемную сферическую. Получены выражения работ сил поверхностного натяжения на каждом этапе деформирования. Произведенный математический анализ уравнения баланса массы и энергии позволил однозначно определить относительную величину среднего диаметра образующихся капель и расстояний между ними. Полученные результаты хорошо согласуются с известными экспериментальными наблюдениями Савара и Плато.

Еволюція форми крапель рідини, розташованій на перегрітій поверхні, є предметом численних досліджень протягом останніх десятиліть, оскільки вона має відношення до широкого спектра фізичних процесів, починаючи від поділу ядер до особливостей руху планет, і реалізується в багатьох промислових процесах. Показано, що крапля рідини, замкнена у сферичній щілині, здатна набувати багатозіркову форму з незвично великою кількістю зірок n, більшою за 11. Одержані результати пояснюються в термінах багаторазового збурення форми краплі парою, утвореною у проміжку крапля - щілина, що час від часу проривається назовні. Цей процес супроводжується пульсуючими рухами краплі та появою стаціонарних n-зіркових конфігурацій. Спостережено заморожування краплі, коли її випаровування відбувається у послідовності заморожених станів все меншого об'єму. Ці результати можуть знайти застосування для контролю фазових переходів рідина - газ на перегрітих поверхнях і можуть бути використані для вимірювання в'язкості та концентрації частинок в суспензії.

Починаючи з найбільш загальної задачі про інтерфейсні хвилі між двома ідеальними рідинами, що розглядаються як газ та рідина відповідно, і відділяючи швидкі та повільні часові шкали, розвинено диференціальний та варіаційний формалізм для акустично левітуючої краплі та знайдено її усереднену за часом форму (віброрівноважний стан). Віброрівноважні стани краплі можуть відрізнятися від сферичної форми; стійкі віброрівноважні стани пов'язані з локальними мінімумами квазіпотенціальної енергії, для якої також побудовано аналітичне зображення.

В программном комплексе FlowVision выполнено математическое моделирование движения капли жидкости в потоке газа со "скольжением". Приведен результат математического моделирования движения воды в капле диаметром 100 мкм и скоростью 15 м/с. Установлено, что процесс окисления сероводорода происходит на поверхности контакта фаз. Приведена принципиальная схема экспериментального стенда для исследований очистки воздуха от сероводорода. Приведены результаты экспериментальных исследований окисления сероводорода водопроводной и дистиллированной водой. Получена зависимость, определяющая долю сероводорода, окисляемую на поверхности контакта фаз в зависимости от безразмерной начальной концентрации сероводорода в воздухе.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.342.2

Рубрики:

Рух бульбашок. Рух крапель. Середовище багатофазне. Середовище багатокомпонентне < Гідро- газодинаміка >

Шифр НБУВ: Ж25471 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розвинено метод потенціальної динаміки для того, щоб вивчити картини періодичних стоячих і біжучих хвиль, пов'язаних із самоурухомлювальними камфорними об'єктами, які рухаються на кільцеподібних водяних каналах. Одержано точні розв'язки хвильвових картин. Одержано напіваналітично діаграму біфуркації, яка описує перехід між нерухомою та самоурухомлювальною модами камфорних об'єктів. Біфуркація є вилоподібною, що узгоджується з попередньою теоретичною роботою, в якій розглянуто природні граничні умови.

Розроблено чисельну модель динаміки руху краплі в'язкої рідини, яка обмежена пружною, непроникною та такою, що не розтягується, мембраною у потоці в'язкої нестисливої рідини. Модель базується на припущенні, що мембрана має кінцеву товщину, а зміна властивостей середовища проходить усередині мембрани, тобто на поданні двохфазної системи однофазним середовищем із характеристиками, які різко змінюються, та застосуванні "наскрізного рахунку" з використанням схеми розщеплення за фізичними факторами. Показано, що наявність мембрани, яка не розтягується, на поверхні краплі призводить до якісних змін у характері її деформації у разі проходження звуження.

Приведены результаты натурных экспериментов с метеотронным комплексом "Атмосфера". Для стимулирования развития облаков в восходящий поток вводится до 100 кг/с водного тумана, образующегося при распылении воды струей турбореактивного двигателя. Проведен предварительный анализ результатов модельных опытов по электризации водно-капельного потока.

Розглянуто використання теорії змащування та методу збурень для розв'язання задачі про рух крові у дуже вузьких капілярах. Еритроцит і плазму крові змодельовано тривісним еліпсоїдом та ньютонівською в'язкою рідиною відповідно. Результати порівняно з результатами інших авторів.

Наведено результати експериментального дослідження процесу витікання перегрітої води через короткі циліндричні канали різної довжини. Одержано витратні характеристики каналів та визначено розмір крапель, що утворюються в результаті "вибухового скипання" води на виході сопла.

Приведены теоретические исследования пространственного периодического движения сферической частицы в воздушном потоке между двумя параллельными плоскостями, которые колеблются. Рассмотрен случай, когда плоскости расположены наклонно или имеют разные свойства, в результате чего движение частицы является асимметричным относительно каждой из них.

Базуючись на варіаційних принципах типу Гамільтона - Остроградського, узагальнено та удосконалено методи теоретичної механіки для задачі про нелінійну динаміку краплі. Акцентовано увагу на нелінійних модальних методах, що зводять аналіз до систем звичайних диференціальних рівнянь відносно узагальнених координат такої механічної системи, а також на методах теорії усереднення. Узагальнено варіаційний формалізм Гамільтона - Остроградського з функціоналами дії в формі Бейтмена - Люка, побудовано нелінійні модальні рівняння типу Луковського - Майлса, доведено існування аналогу принципу мінімуму потенціальної енергії для капілярно-звукових форм рівноваги краплі. Під час виводу модальних рівнянь показано, що умова збереження об'єму грає роль геометричної (голономної) в'язі, від якої можна позбавитися, використовуючи сферичні функції за введення узагальнених координат системи. Побудовано слабконелінійну третього порядку модальну теорію осесиметричних коливань краплі, а також її скінченновимірні частинні випадки, коли крапля коливається з частотою, близькою до однієї з двох перших власних частот. Асимптотичний розв'язок цих систем перебуває у хорошій якісній і кількісній відповідності з експериментами та числовими результатами інших авторів.