МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ, СОПРОВОЖДАЮЩИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ КАПЕЛЬ С РЕЛЬЕФНЫМ ТЕЛОМ В ПОТОКЕ ГАЗА
Автор: Иван Алексеевич Амелюшкин
Соавторы: Стасенко альберт Леонидович
Организация: ЦАГИ, МФТИ
На основе разработанных математических моделей удара/отскока и скольжения переохлажденных капель по гидрофобной поверхности сформулированы безразмерные параметры и характеристики гидрофобных покрытий. Такие покрытия эффективно работают при малых значениях числа Вебера We = HρV2/σ для капель, взаимодействующих с поверхностью тела (H характерный период рельефа поверхности, здесь ρ – плотность жидкости, σ – коэффициент поверхностного натяжения, V – нормальная компонента скорости удара капли). Однако в случае динамического воздействия жидкости льдофобные свойства могут привести к обратным эффектам из-за проникновения жидкости в углубления и отвердевания в них. Гидрофобные свойства покрытий как правило определяются краевым углом смачивания θ и связанным с ним тензором эффективной длины скольжения , преобразовав который нетрудно получить выражение для граничного условия скольжения жидкости по гидрофобной поверхности. Наряду с описанными выше параметрами противообледенительное покрытие следует характеризовать параметром, учитывающим скорость соударения переохлажденных капель и напряжением сил адгезии образующегося при отвердевании капель льда. Другим управляющим параметром является доля первоначальной массы капли, оставшейся на поверхности после ее ударе . Кроме того, если нормальная компонента скорости удара переохлажденных капель о поверхность твердого тела меньше характерного зависящего от температуры значения капли останутся в жидком состоянии и будут двигаться по поверхности обтекаемого тела не замерзая. В работе получены выражения для сил, действующих на скользящие по поверхности капли с учетом их вращения и критерии переход от режима качения в режим скольжения в зависимости от интегрального момента аэродинамической силы в пограничном слое на поверхности.
