Эволюция картины слияния капли суспензии наночастиц с водой в импактном режиме течения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Эволюция картины переноса вещества капли наножидкости – суспензии наночастиц оксида железа на начальном этапе слияния с водопроводной водой, впервые прослежена методом высокоскоростной видеорегистрации. Опыты выполнены в импактном режиме, когда кинетическая энергия капли заметно превосходит ее потенциальную поверхностную энергию. В процессе слияния капли наножидкости распадается на тонкие струйки, следы которых образуют линейчатые и сетчатые структуры на поверхности венца и каверны, а также вторгаются сквозь стенки каверны в толщу жидкости, где формируют промежуточный слой. Общая геометрия течения согласуется с картиной растекания капли электролита – разбавленного раствора перманганата калия. Прослежена эволюция структуры со временем на начальном этапе слияния капли.

Об авторах

Ю. Д Чашечкин

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: chakin@ipmnet.ru
Москва, Российская Федерация

А. Ю Ильиных

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук

Email: ilynykh@ipmnet.ru
Москва, Российская Федерация

Список литературы

  1. Worthington A., Cole R. Impact with a liquid surface, studied by the aid of instantaneous photography // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 1897. V. 189. P. 137–148. https://doi.org/10.1098/rsta.1897.0005
  2. Fernández-Raga M., Cabeza-Ortega M., González-Castro V. et al. The Use of high-speed cameras as a tool for the characterization of raindrops in splash laboratory studies // Water. 2021. V. 13. P. 2851. https://doi.org/10.3390/w13202851
  3. Wang H., Liu S., Bayeul-Lainé A.-C. et al. Analysis of high-speed drop impact onto deep liquid pool // J. of Fluid Mech. 2023. V. 972. A31. doi: 10.1017/jfm.2023.701
  4. Чашечкин Ю.Д. Закономерности распределения вещества свободно падающей окрашенной капли в прозрачной принимающей жидкости (обзор) // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2025. № 1. C. 34–76. doi: 10.1134/S0015462824604315
  5. Das S., Choi S., Yu W. et al. Nanofluids: Science and Technology. Wiley-Interscience, 2008. 416 p.
  6. Awais M., Ullah N., Ahmad J. et al. Heat transfer and pressure drop performance of nanofluid: A state-of-the-art review // Int. J. of Thermofluids. 2021. № 9. P. 100065. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2021.100065
  7. Yang L., Tian J., Ding Y. et al. The physics of phase transition phenomena enhanced by nanoparticles // Appl. Phys. Rev. 2025. V. 12. P. 011307. https://doi.org/10.1063/5.0200714
  8. Grishaev V., Iorio C., Dubois F. et al. Impact of particle-laden drops: Particle distribution on the substrate // J. of Colloid and Interface Sci. 2017. V. 490(15). P. 108–118. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2016.11.038
  9. Shah P., Driscoll M. Drop impact dynamics of complex fluids: a review // Soft Matter. 2024. V. 20. P. 4839–4858. doi: 10.1039/D4SM00145A
  10. Yan B., Tang X. Impact Dynamics of Droplet Containing Particle Suspensions on Deep Liquid Pool. Cornell University, 2023. https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.16543
  11. Zhang Y., Mu Z., Wei Y. et al. Evolution of the heavy impacting droplet: Via a vortex ring to a bifurcation flower // Phys. of Fluids. 2021. V. 33. P. 113603. https://doi.org/10.1063/5.0064072
  12. Peck B., Sigurdson L. The three-dimensional vortex structure of an impacting water drop // Phys. of Fluids. 1994. V. 6(2). P. 564–576. doi: 10.1063/1.868352
  13. Чашечкин Ю.Д., Ильиных А.Ю. Задержка формирования каверны в интрузивном режиме слияния свободно падающей капли с принимающей жидкостью // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2021. Т. 496. С. 34–39. doi: 10.31857/S268674002101003X
  14. Chashechkin Yu., Ilinykh A. Intrusive and impact modes of a falling drop coalescence with a target fluid at rest // Axioms. 2023. V. 12(4). P. 374. https://doi.org/10.3390/axioms12040374
  15. Чашечкин Ю.Д., Ильиных А.Ю. Перенос вещества капли при формировании первичной каверны // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2023. Т. 508. С. 42–52. doi: 10.31857/S2686740022060062
  16. Worthington A. A Study of Splashes. Longmans, Green, and Co.: London, UK, 1908. 96 p. https://www.gutenberg.org/ebooks/39831
  17. Ilinykh A. Spreading of a Multicomponent drop in water: Solutions and suspensions // Fluid Dyn. & Materials Proc. 2020. V. 16(4). P. 723–735. doi: 10.32604/fdmp.2020.08987
  18. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 736 с.
  19. Chashechkin Y.D. Foundations of engineering mathematics applied for fluid flows // Axioms. 2021. V. 10(4). P. 286. https://doi.org/10.3390/axioms10040286
  20. УИУ “ГФК ИПМех РАН”: Гидрофизический комплекс для моделирования гидродинамических процессов в окружающей среде и их воздействия на подводные технические объекты, а также распространения примесей в океане и атмосфере. http://www.ipmnet.ru/uniqequip/gfk/#equip
  21. Чашечкин Ю.Д., Ильиных А.Ю. Множественные выбросы брызг при ударе капли // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2020. Т. 494. С. 42–46. doi: 10.31857/S2686740020050181
  22. Чашечкин Ю.Д. Эволюция тонкоструктурного распределение вещества свободно падающей капли в смешивающихся жидкостях // Изв. РАН. Физ. атм. океана. 2019. Т. 55(3). С. 67–77. doi: 10.1134/S0001433819020026
  23. Джудар Б., Ильиных А.Ю., Чашечкин Ю.Д. Формирование всплывающего вихря при слиянии капли этанола с водой в интрузивном режиме // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2024. Т. 517. С. 18–28. doi: 10.31857/S2686740024040046
  24. Chen X., Mandre S., Feng J. Partial coalescence between a drop and a liquid-liquid interface // Phys. of Fluids. 2006;18(5):051705. https://doi.org/10.1063/1.2201470
  25. Wu Z., Hao J., Lu J. et al. Small droplet bouncing on a deep pool // Phys. Fluids. 2020. V. 32(1). 012107. https://doi.org/10.1063/1.5132350

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).