Удар упругой капли по тонкому цилиндру
- 作者: Руденко А.О.1, Рожков A.Н.1
-
隶属关系:
- Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук
- 期: 卷 66, 编号 3 (2024)
- 页面: 232-243
- 栏目: Rheology
- URL: https://jdigitaldiagnostics.com/2308-1120/article/view/650789
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2308112024030079
- EDN: https://elibrary.ru/LWTEPJ
- ID: 650789
如何引用文章
详细
Изучено столкновение капель упругих жидкостей и воды с тонким цилиндром (нитью). Упругими (неньютоновскими) жидкостями служили водные растворы полимеров, моделировавшие реологическое поведение ротовой жидкости – основного переносчика инфекций воздушно-капельным путем. Вода в качестве ньютоновской жидкости была исследована с целью выделения эффектов упругости при сравнении столкновения ньютоновских и неньютоновских жидкостей – воды и полимерных растворов. Траектория полета капель и ось цилиндра взаимно перпендикулярны. В экспериментах диаметр капли составлял 3 мм, а горизонтальных цилиндров из нержавеющей стали 0.4 и 0.8 мм. Формирование капель происходило путем медленного истечения жидкости из вертикального капилляра из нержавеющей стали с внешним диаметром 0.8 мм, от которого капли периодически отрывались под действием силы тяжести. Скорость капли перед столкновением определялась расстоянием между срезом капилляра и мишенью‒цилиндром (в экспериментах это расстояние составляло 5, 10 и 20 мм). Скорость падения капель перед ударом оценивалась в диапазоне 0.2-0.5 м/с. Процесс столкновения зарегистрирован методом скоростной видеозаписи с частотой кадров 240 и 960 Гц. В испытаниях задействованы вода и водные растворы полиакриламида с молекулярной массой 11 млн и концентрацией 100 и 1000 млн‒1. Показано, что в зависимости от высоты падения капли и концентрации полимера возможны различные сценарии столкновения: кратковременный отскок капли от препятствия, торможение и остановка капли на препятствии, обтекание каплей цилиндрического препятствия с сохранением сплошности и продолжением свободного полета, а также распад капли на две вторичные капли, каждая из которых со своей историей последующего полета.
全文:

作者简介
А. Руденко
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук
Email: rozhkov@ipmnet.ru
俄罗斯联邦, 119526, Москва, пр. Вернадского, 101
A. Рожков
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук
编辑信件的主要联系方式.
Email: rozhkov@ipmnet.ru
俄罗斯联邦, 119526, Москва, пр. Вернадского, 101
参考
- Dbouk T., Drikakis D. // Phys. Fluids. 2020. V. 32. P. 053310.
- Bourouiba L., Dehandschoewercker E., Bush J.W.M. // J. Fluid Mech. 2014. V. 745. P. 537.
- Bourouiba L. // Ann. Rev. Biomed. Eng. 2021. V. 23. P. 547.
- Lorenceau É., Quéré D. // J. Coll. Int. Sci. 2003. V. 263. P. 244.
- Villermaux E., Bossa B. // J. Fluid Mech. 2011. V. 668. P. 412.
- Rozhkov A., Prunet-Foch B., Fedyushkin A., Vignes-Adler M. // Atomiz. Sprays. 2023. V. 33. № 10. P. 1.
- Lorenceau E., Clanet C., Quere D. // J. Coll. Int. Sci. 2004. V. 279. P. 192.
- Dressaire E., Sauret A., Boulogne F., Stone H.A. // Soft Matter. 2016. V. 12. № 1. P. 200.
- Kim S., Kim W. // Phys. Fluids. 2016. V. 28. P. 042001.
- Bazilevsky A.V. Rozhkov A.N. // Fluid Dynamics. 2023. V. 58. № 5. P. 934.
- Fedyushkin A.I., Rozhkov A.N., Rudenko A.O. // J. Phys.: Conference Series. 2021. V. 2057. P. 012034.
- Федюшкин А.И., Гневушев А.А., Захаров А.С., Рожков А.Н. // Матер. XXIII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС′2023), 4–10 сентября 2023 г., Дивноморское, Краснодарский край. C. 440.
- Bazilevsky A.V., Entov V.M., Rozhkov A.N. // Fluid Dynamics. 2011. V. 46. № 4. P. 613.
- Subbotin A.V., Malkin A.Y., Kulichikhin V.G. // Adv. Coll. Int. Sci. 2011. V. 162. № 1‒2. P. 29.
- Rozhkov A., Prunet-Foch B., Vignes-Adler M. // J. Non-Newtonian Fluid Mechanics. 2015. V. 226. P. 46.
- Rozhkov A.N. // Russ. J. Biomech. 2021. V. 25. № 4. P. 338.
- Bird R.B., Armstrong R.C., Hassager O. Dynamics of Polymeric Liquids. New York: Wiley, 1987.
- Astarita G., Marrucci G. Principles of Non-Newtonian Fluid Mechanics. London: McGraw Hill, 1974.
- Bazilevskii A.V., Rozhkov A.N. // Polymer Science A. 2018. V. 60. № 3. P. 391.
- Adamson A.W. Physical Chemistry of Surfaces. New York: Wiley, 1976.
- Antonini C., Villa F., Bernagozzi I., Amirfa zli A., Marengo M. // Langmuir. 2013. V. 29. № 52. P. 16045.
- Bazilevskii A.V., Meyer J.D., Rozhkov A.N. // Fluid Dynamics. 2005. V. 40. № 3. P. 376.
补充文件
