ПЕРЕНОС ВЕЩЕСТВА КАПЛИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ПЕРВИЧНОЙ КАВЕРНЫ
- Авторы: Чашечкин Ю.Д.1, Ильиных А.Ю.1
-
Учреждения:
- Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук
- Выпуск: Том 508, № 1 (2023)
- Страницы: 42-52
- Раздел: МЕХАНИКА
- URL: https://journals.rcsi.science/2686-7400/article/view/135916
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2686740022060062
- EDN: https://elibrary.ru/TJYXUK
- ID: 135916
Цитировать
Аннотация
Методами скоростной видеорегистрации впервые прослежен перенос вещества свободно падающей капли в покоящуюся принимающую жидкость на этапе формирования первичной каверны. В опытах капли воды, разбавленного в соотношении 1:100 раствора чернил или насыщенного раствора пищевой соды диаметром \(D = 0.43\) см падали со скоростью \(U = 3.1\) м/с в воду или 20%-й раствор роданида аммония в режиме формирования всплеска. Во всех опытах стенку растущей каверны пронизывают тонкие волокна, содержащие вещество капли, которые образуют промежуточный тонкоструктурный слой. После окончания стадии роста волокон продолжительностью 7–8 мс и диффузионного сглаживания градиентов концентрации, вокруг растущей каверны образуется слой жидкости промежуточной плотности толщиной от 1.5 до 0.7 мм. Слой отделен резкой границей от принимающей жидкости. Новая группа наклонных волокнистых петель образуется в следе за схлопывающейся каверной.
Ключевые слова
Об авторах
Ю. Д. Чашечкин
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: chakin@ipmnet.ru
Россия, Москва
А. Ю. Ильиных
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: ilynykh@ipmnet.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Worthington A.M. On impact with a liquid surface // Proc. of the Royal Society of London. 1882. V. 34. Issue 217–230. https://books.google.it.ao/books?id=44vy9MMScQ0C&source=gbs_navlinks_s
- Engel O.G. Crater depth in fluid impacts // J. Appl. Phys. 1966. V. 37. P. 388–394. https://doi.org/10.1063/1.1708605
- Brutin D. Drop impingement on a deep liquid surface: study of a crater’s sinking dynamics // C. R. Mecanique. 2003. V. 331. P. 61–66. https://doi.org/10.1016/S1631-0721(02)00014-1
- Bisighini A., Cossali G.E., Tropea C., Roisman I.V. Crater evolution after the impact of a drop onto a semi-infinite liquid target // Phys. Rev. Phys. Rev. E 82 (3, Pt.2), 036319. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.82.036319
- Fink J., Gault D., Greeley R. The Effect of Viscosity on Impact Cratering and Possible Application to the Icy Satellites of Saturn and Jupiter // J. Geophy. Res.: Solid Earth. 1984. V. 89 (B1). P. 417–423.
- Berberovic E., van Hinsberg N.P., Jakirlic S., Roisman I.V., Tropea C. Drop impact onto a liquid layer of finite thickness: dynamics of the cavity evolution // Phys. Rev. 2009. V. E79. 036306. P. 1–15. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.79.036306
- Zhang Y.J., Liu P.Q., Qu Q.L., Hu T.X. Energy conversion during the crown evolution of the drop impact upon films // Intern. J. Multiph. Flow. 2019. V. 115. P. 40–61. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2019.03.023
- Cai Y.K. Phenomena of a liquid drop falling to a liquid surface // Experiments in Fluids. 1989. V. 37. P. 388–394. https://doi.org/10.1063/1.857581
- Ersoy N.E., Eslamiana M. Capillary surface wave formation and mixing of miscible liquids during droplet impact onto a liquid film // Phys. Fluids. 2019. V. 31. 012107. https://doi.org/10.1063/1.5064640
- Чашечкин Ю.Д., Ильиных А.Ю. Распад капли на отдельные волокна на границе области контакта с принимающей жидкостью // Доклады РАН. Физика, Технические науки. 2021. Т. 497. С. 31–35. https://doi.org/10.31857/S2686740021020139
- Li E.Q., Thoraval M.-J., Marston J.O., Thoroddsen S.T. Early azimuthal instability during drop impact // J. Fluid Mech. 2018. V. 848. P. 821–835. https://doi.org/10.1017/jfm.2018.383 821
- Chashechkin Y.D. Foundations of engineering mathematics applied for fluid flows // Axioms. 2021. V. 10. 286. https://doi.org/10.3390/axioms10040286.
- Чашечкин Ю.Д., Ильиных А.Ю. Полосчатые структуры в картине распределения вещества капли по поверхности принимающей жидкости // ДАН. 2018. Т. 481. № 2. С. 145–150. https://doi.org/10.1134/S1028335818070066
- Ильиных А.Ю., Чашечкин Ю.Д. Гидродинамика погружающейся капли: линейчатые структуры на поверхности венца // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2017. № 2. С. 152–165. https://doi.org/10.1134/S0015462817020144
- Чашечкин Ю.Д., Ильиных А.Ю. Формирование системы наклонных петель в течениях импакта капли // Доклады. Физика, технические науки. 2021. Т. 499. С. 39–48. https://doi.org/10.31857/S2686740021040052
- Müller S.C. Observation of Chemical Reactions Induced by Impact of a Droplet // The micro-world observed by ultra high-speed cameras. K. Tsuji (ed.). Springer International Publishing. AG 2018. P. 343–354. https://doi.org/10.1007/978-3-319-61491-5_16
- Чашечкин Ю.Д., Ильиных А.Ю. Визуализация областей контакта сред в течениях импакта капли с химическими реакциями // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2021. Т. 500. С. 39–47. https://doi.org/10.31857/S2686740021050023
- Маленков Г.Г. Структура и динамика жидкой воды // Журнал структурной химии. 2006. Т. 47. Приложение. С. S5–S35.
- Маленков Г.Г. Структура и динамика поверхности тонких пленок и микрокапель воды. // Коллоидный журнал. 2010. Т. 72. № 5. С. 649–659.
- Villermaux E. Mixing Versus Stirring // Annual Review of Fluid Mechanics. 2019. Vol. 51. C. 245–273. https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-010518-040306
- Чашечкин Ю.Д. Эволюция тонкоструктурного распределения вещества свободно падающей капли в смешивающихся жидкостях // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55. № 3. С. 67–77. https://doi.org/10.1134/S0001433819020026
- Чашечкин Ю.Д. Перенос вещества окрашенной капли в слое жидкости с бегущими плоскими гравитационно-капиллярными волнами // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2022. Т. 58. № 2. С. 218–289. https://doi.org/10.31857/S0002351522020031
- Singh A., Kumar P. Droplet impact dynamics onto a deep liquid pool of wavy free surface // Phys. Fluids. 2022. 34. 022107. https://doi.org/10.1063/5.008453
- van Hinsberg N.P., Charbonneau-Grandmaison M. Single-drop impingement onto a wavy liquid film and description of the asymmetrical cavity dynamics // Phys Rev E. 2015. V. 92. 013004. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.92.013004
- УИУ “ГФК ИПМех РАН”: http://www.ipmnet.ru/uniqequip/gfk/#equip.