|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Гидродинамическая неустойчивость и волны в стекающей пленке при воздействии неравновесной адсорбции-десорбции летучего растворимого поверхностно-активного вещества (ПАВ)НИР
Hydrodinamical instability and waves in falling film under impact of non-equlibrium adsorbsion-desorbsion of a volatile soluble surfractant
- Руководитель НИР: Шкадов В.Я.
- Участники НИР: Алексюк А.И., Ахметов В.К., Белоглазкин А.Н., Кулаго А.Е., Малахов М.А., Медведев Ю.В., Могилевский Е.И.
- Подразделение: Кафедра аэромеханики и газовой динамики
- Срок исполнения: 1 января 2018 г. - 31 декабря 2020 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 18-01-00762 А
- Номер ЦИТИС: АААА-А18-118020790173-3
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Механика жидкости, газа, плазмы и многофазных сред
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 30.17.23 Вязкая жидкость
- 30.17.27 Турбулентность
- 30.17.35 Тепломассоперенос
-
Ключевые слова:
поверхностно-активное вещество, адсорбция-десорбция, вязкая жидкость, нелинейные волны, диффузия, неустойчивость, пленка, капиллярность, эффект марангони, струя
diffusion, viscous liquid, capillarity, jet, nonlinear waves, surfractant, adsorsion-desorbsion, instability, marangoni effect, film -
Описание:
Изучается пространственное развитие неустойчивости и нелинейных волн в жидких капиллярных пленках и струях при воздействии летучих растворимых поверхностно-активных веществ (ПАВ). Применяется модель течения пленки или струи жидкого раствора со свободной поверхностью, на которой происходит адсорбция-десорбция, сопровождающаяся диффузией из жидкого объема к поверхности и испарением во внешнюю среду. Воздействие ПАВ на течение проявляется через эффект Марангони, причем поверхностное натяжение зависит от концентраций свободной и связной фазы ПАВ. Математическая модель сводится к краевой задаче для сопряженной системы уравнений Навье-Стокса и Фика с условиями на неизвестной заранее свободной поверхности. В безразмерной форме формулировка задачи содержит девять свободных параметров, включая два числа Марангони. Исследование устойчивости стационарных решений сопряженной задачи проводится методом нормальных мод и сводится к обобщенной спектральной задаче Орра-Зоммерфельда. Для подробного изучения мод неустойчивости в пространстве свободных параметров из полной сопряженной краевой задачи выводится упрощенная система эволюционных дифференциальных уравнений. Решения конкретных краевых и начально-краевых задач для полной и модельной систем уравнений получаются численными методами с применением современных компьютеров и суперкомпьютеров - в особо сложных случаях. Для течений капиллярных пленок рассматриваются длинноволновые и коротковолновые возмущения, устанавливается воздействие ПАВ на гидродинамические и диффузионные моды с образованием двумерных и трехмерных волновых структур на свободной поверхности. Для капиллярных струй исследуется влияние ПАВ на развитие неустойчивости Релея. Рассматриваются возможности применения результатов теории в технологических процессах нанесения покрытий, интенсификации тепло- массопереноса в пленках, электропрядения нитей.
- Добавил в систему: Шкадов Виктор Яковлевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Гидродинамическая неустойчивость и волны в стекающей пленке при воздействии неравновесной адсорбции-десорбции летучего растворимого поверхностно-активного вещества (ПАВ) |
| Результаты этапа: Разработан численный метод и программное обеспечение для компьютерных расчетов развития волнового течения пленки с ПАВ вдоль наклонной поверхности от состояния с периодическими возмущениями расхода в начальном сечении. Использована полная математическую модель, включающую систему уравнений Навье-Стокса, Фика и соотношения для неравновесной динамики адсорбции-десорбции на поверхности раздела жидкой и газовой фазы. Проведены расчеты развития неустойчивости и волн в струях раствора неньютоновской жидкости с ПАВ в продольном внешнем электрическом поле при наличии на поверхности электрического заряда и испарения ПАВ. Учтено воздействие эффекта Марангони. Проведены расчеты обобщенной спектральной задачи Орра-Зоммерфельда для стекающей пленки с ПАВ, при учете процессов адсорбции-десорбции и различных моделей испарения. Проведен анализ зависимости собственных решений от безразмерных параметров математической модели. | ||
| 2 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Гидродинамическая неустойчивость и волны в стекающей пленке при воздействии неравновесной адсорбции-десорбции летучего растворимого поверхностно-активного вещества (ПАВ) |
| Результаты этапа: Проведены исследования гидродинамической неустойчивости и волнообразования, а также массообмена в стекающих капиллярных пленках и струях при наличии поверхностно-активных веществ (ПАВ). В основу исследований принята математическая модель двухфазной трехкомпонентной жидкой среды, в которой одновременно присутствуют следующие компоненты: несущая вязкая жидкость, абсорбированный жидкостью газ, растворенное в жидкости поверхностно-активное летучее вещество. Жидкость, содержащая предварительно растворенное ПАВ, поступает в начальное сечение пленки через щелевой срез плоского канала. Исследовано влияние диффузии и испарения ПАВ на процесс абсорбции газа. Это влияние проявляется через концентрационно-капиллярный эффект Марангони, создающий касательные напряжения на свободной поверхности раздела. Установлено существенное влияние перестройки течения на начальном участке на гидродинамику и массоперенос в формирующейся пленке. Получены оценки значений безразмерных критериев, при которых абсорбция газа интенсифицируется. Продолжено исследование влияния внешних воздействий на гидродинамику и массообмен, включая профилирование твердой подложки, периодические колебания расхода в начальном сечении, вращение удерживающих слой жидкости твердых поверхностей, изменения в широких пределах вязкости и других характеристик среды. Разработаны новые программы для прямого численного решения сопряженной системы уравнений Навье-Стокса и Фика для краевых задач в протяженных областях с деформируемыми границами. Усовершенствован метод интегральных соотношений для проведения систематических расчетов пленочных течений двухфазной трехкомпонентной жидкой среды. | ||
| 3 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Гидродинамическая неустойчивость и волны в стекающей пленке при воздействии неравновесной адсорбции-десорбции летучего растворимого поверхностно-активного вещества (ПАВ) |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".