24 июня 2022, 23:50

Ученые выяснили, как можно проткнуть жидкость, а также как это предотвратить

Вискозиметрия
Математическое моделирование
Ученые выяснили, как можно проткнуть жидкость, а также как это предотвратить
Источник: Пресс-служба Сколтеха

Обледенение корпуса самолета способно настолько нарушить аэродинамику воздушного судна, что может произойти авария. Чтобы этого не допустить, разрабатываются разнообразные покрытия, но наиболее простой сейчас вариант — нанести на фюзеляж противообледенительную жидкость. Важно, чтобы создаваемый ею защитный слой был равномерным и нигде не прерывался. Как показали ученые из Сколтеха и их коллега из Йоркского университета, нарушить эту защиту может капля воды или самой жидкости.

«Наша работа показывает, при каких условиях происходит разрыв жидкой пленки от удара капель и как его избежать. Эта проблема характерна не только для противообледенительной обработки поверхностей. Скажем, при распылении смазки на металлические детали работающего механизма падающие капли тоже могут оставить сухие участки, только они пострадают от трения, а не льда, но принцип тот же. Еще пример: чтобы равномерно охлаждать раскаленную деталь, распыляя на нее воду, нужно, чтобы от контакта с новыми каплями не нарушалась целостность еще не испарившегося слоя воды», — объясняет первый автор исследования, старший научный сотрудник Сколтеха Виктор Гришаев.

Авторы предложили полуэкспериментальную модель, с помощью которой можно рассчитать, какой энергией должны обладать падающие капли, чтобы разрушить пленку жидкости, в том числе и вязкой — как мед или смазочное масло. Еще исследователи проанализировали, как можно бороться с этим вредным явлением. Так, чем толще пленка, тем большего размера кратер от удара должен остаться, чтобы пробить в ней устойчивую брешь. При условии фиксированной толщины пленки ограничить энергию столкновения, а значит, избежать формирования кратера критического размера, можно уменьшив или размер капли, или скорость ее падения.

Обеспечивая более детальное понимание процесса взаимодействия падающих капель с жидкими пленками, исследование дает возможность усовершенствовать технологические процессы: обработку противообледенительным раствором корпуса самолета перед взлетом, охлаждение и смазку деталей.

Публикации из новости

Puncture of a Viscous Liquid Film Due to Droplet Falling
Grishaev V.G., Bakulin I.K., Amirfazli A., Akhatov I.S.
Q2 Fluids 2022 цитирований: 0
Open Access
Open access