ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДРОБЛЕНИЯ КАПЕЛЬ ВОДЫ В СОПЛЕ
Автор: Сергей Станиславович Попович
Соавторы: Здитовец А.Г., Виноградов Ю.А.
Организация: НИИ механики МГУ
При расширении сжатого газа его термодинамическая температура снижается за счет перехода внутренней энергии газа в кинетическую энергию потока. Возникает вопрос: возможно ли создать в потоке такие условия, при которых температура обтекаемой стенки была бы близка к минимальной температуре в системе – термодинамической температуре потока. Решение данной задачи возможно через использование свойств газокапельных потоков с малой массовой концентрацией (до 1%) жидкой фазы. В таком случае жидкая фаза практически не влияет на свойства несущего потока, при этом капли могут охлаждаться до термодинамической температуры потока [1]. Организовав выпадение охлажденных капель на стенку, возможно добиться снижения температуры поверхности.
В данной работе проводится экспериментального исследование течения воздушно-капельного потока в плоском сверхзвуковом сопле аэродинамической установки. Капли подавались в поток с помощью форсунок, установленных в форкамере. Рабочая часть аэродинамической установки имеет прямоугольное поперечное сечение с размерами 70х98 мм. Число Маха на срезе сопла изменялось за счет механизма поджатия критического сечения сопла, начальная концентрация дисперсной (жидкой) фазы в потоке и начальное распределение размеров капель варьировались изменением перепада давления на форсунке.
Для определения размера капель использовался панорамный теневой лазерный метод SSP (shadow photography) [2, 3], включающий в себя: систему освещения потока на основе двойного импульсного лазера, светорассеивающий экран для создания фоновой подсветки, цифровую ПЗС-камеру, объектив-микроскоп и синхронизирующий процессор.
Работа выполняется в рамках госбюджетной темы АААА-А19-119012990115-5 НИИ механики МГУ.
1.Попович С.С., Виноградов Ю.А., Здитовец А.Г. Экспериментальное исследование термогазодинамики течения воздушно-капельного потока в плоском сверхзвуковом сопле // XIII Всероссийский Съезд по теоретической и прикладной механике: Сборник тезисов докладов. СпБПУ, 2023. С. 1051-1052.
2.Gobyzov O., Lozhkin Y., Ryabov M., Markovich D. Experimental study of submillimeter droplets dynamics and breakup in continuous supersonic flow terminated by shock wave // EPJ Web of Conferences. 2016. V. 114. N. 02031.
3.Попович С.С., Здитовец А.Г., Киселев Н.А., Виноградов Ю.А. Экспериментальное исследование дисперсности распыла капель воды форсункой // Современные проблемы теплофизики и энергетики: Материалы IV международной конференции, М.: МЭИ (НИУ), 2024. С. 111-112.
