В МГУ раскрыли секреты дробления капель в сверхзвуковом потоке

Как движутся капли воды в сверхзвуковом потоке: уникальное исследование в МГУ

В НИИ механики МГУ проанализировали, как ведут себя капли воды при прохождении двухфазного потока через сверхзвуковое сопло. По данным издания Научная Россия, учёные оценили влияние числа Маха и давления на распределение капель по размерам.

Они выяснили, что применение высокоскоростных газокапельных потоков способно существенно снизить аэродинамический нагрев, что особенно важно для систем тепловой защиты в авиации и энергетике.

На первом этапе специалисты освоили метод теневой визуализации, с помощью которого проследили, как капли воды дробятся при распылении форсункой в атмосфере. Следующим шагом форсунки смонтировали в форкамере аэродинамической установки. Система, используя двойной импульсный лазер и светорассеивающий экран с люминофором, фиксировала моментальные состояния капель при прохождении через критическое сечение и расширяющуюся часть сопла. Для съёмки служила цифровая ПЗС-камера с микроскопическим объективом, способная регистрировать капли размером от 5 микрометров.

Теневая визуализация предоставила точные данные о размерах и положении капель — это ценно для детального анализа аэротермодинамики двухфазных потоков.

«Высокоскоростные газокапельные потоки могут эффективно уменьшать аэродинамический нагрев. При массовой концентрации жидкости до 1% капли почти не влияют на свойства основного потока, но способны охлаждать его до низких температур. Например, при числе Маха, равном 3, температура может упасть с 293 К примерно до 100 К.

Однако формирование необходимых размеров капель и их осаждение на охлаждаемые поверхности представляет отдельную сложность», — пояснил старший научный сотрудник НИИ механики МГУ, лаборатории аэродинамики больших скоростей и термогазодинамики Сергей Попович (истина МГУ).

Полученные данные могут использоваться для проверки и уточнения математических моделей распыла жидкости форсунками, а также для расчётов поведения двухфазных потоков в соплах. Исследование проводилось в рамках государственного задания НИИ механики МГУ (АААА-А19-119012990115-5).

Информация предоставлена пресс-службой МГУ

Источник фото: nuevoimg / ru.123rf.com

В МГУ раскрыли секреты дробления капель в сверхзвуковом потоке • Опубликовано на FiNE NEWS