| Название НИОКТР |
Фрагментация поверхности слоя жидкости высокоскоростным потоком газа в технических и природных системах
|
| Аннотация |
Обдув поверхности жидкости высокоскоростным газовым потоком наблюдается как на морской поверхности в штормовых условиях, так и в широком спектре промышленных приложений, включая распылители различной конструкции, теплообменные устройства и системы охлаждения, химические и атомные реакторы, гелиотермальную энергетику, добычу и транспортировку нефти и газа, авиацию и космонавтику (обледенение поверхностей, динамика топлива в реактивных двигателях).
В подобных условиях происходит фрагментация поверхности жидкости на капли, уносимые газовым потоком. Срыв и унос капель интенсифицирует межфазный тепломассообмен, потери давления, производство вторичных капель, аэрацию жидкости, повышает вероятность образования сухих пятен, что грозит разрушением технологического аппарата. В свою очередь, в пограничных слоях атмосферы и океана морской аэрозоль вносит значительный вклад в обмен импульсом, тепло-, массо- и газообмен. Способность предсказать параметры дисперсной фазы (количество капель, распределения по размерам и скоростям) важна для эффективного проектирования и безопасной эксплуатации промышленных аппаратов, для метеорологического прогнозирования морских штормов, для предотвращения эпидемий.
В отличие от диспергирования струй и капель в газовом потоке, задача фрагментации планарной межфазной границы не имеет очевидного линейного масштаба. Срыву капель предшествует сложный многостадийный процесс, включающий формирование, развитие и взаимодействие волн различных типов на межфазной поверхности с деформацией волн в переходные жидкие структуры. Основным сценарием срыва капель является разрушение переходной структуры «парашют», известное в англоязычной литературе как bag break-up. Другими сценариями являются разрушение переходной структуры «жидкая нить» (ligament), разрушение всплывающих пузырей и вторичный брызгоунос при ударах капель по поверхности жидкости.
В проекте РНФ 21-19-00755 были проведены эксперименты по измерению эволюционных характеристик переходных структур для случаев глубокой и мелкой воды. С опорой на экспериментальные наблюдения была построена теоретическая модель, описывающая параметры переходных структур в зависимости от внешних условий. В данном проекте планируется развитие этой модели по нескольким направлениям:
1. Исследования особенностей турбулентного пограничного слоя потока газа над свободной поверхностью жидкости, обусловленных явлениями фрагментации поверхности и образования капель;
2. Исследование особенностей процессов фрагментации свободной поверхности жидкости и образования дисперсной фазы под действием газового потока в рамках численного моделирования;
3. Разработка универсальных полуэмпирических подходов для количественного описания характеристик образующейся дисперсной фазы (аэрозоля) в терминах функции генерации брызг;
4. Разработка упрощенных физических моделей, характеризующих интенсивность уноса дисперсной фазы для дисперсно-кольцевых газожидкостных течений в широком диапазоне условий.
Новизна исследований в рамках настоящего проекта обеспечивается высокой сложностью решаемых задач, глубиной понимания динамики изучаемых процессов, использованием передовых оптических методов измерения, тесной взаимосвязью численного и теоретического моделирования с экспериментом.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
28000.0
|
| Дата начала |
2025-05-27
|
| Дата окончания |
2028-12-29
|
| Номер контракта |
25-79-20034
|
| Дата контракта |
2025-05-27
|
| Количество отчетов |
4
|
| УДК |
532.59 532.595
|
| Количество просмотров |
7
|
| Руководитель работы |
Черданцев Андрей Викторович
|
| Руководитель организации |
Маркович Дмитрий Маркович
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ТЕПЛОФИЗИКИ ИМ. С.С. КУТАТЕЛАДЗЕ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-10-27 09:01:27 UTC, 2025-10-27 09:01:27 UTC
|
| ОКПД |
Работы оригинальные научных исследований и экспериментальных разработок в области естественных и технических наук, кроме биотехнологии
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
фрагментация жидкости; газожидкостные потоки; дисперсно-кольцевое течение; срыв капель; волны возмущения; метод лазерно-индуцированной флюоресценции; морские брызги; штормовой ветер; турбулентный перенос океан-атмосфера; теплообмен и испарение
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
30.17.19 - Теория волн и колебаний жидкости
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Ядерная инженерия (ядерная физика относится к разделу 1.3)
|
| Приоритеты научно-технического развития |
б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения;
|
| Регистрационные номера |
—
|
