Экспериментальное исследование параметров кольцевых пристенных пленок смесей вода-этанол при взаимодействии с высокоскоростным спутным потоком газа при истечении в вакуум. Автор: Павел Романович Вотинов, ФЛА, гр. ГСМ-51 Научный руководитель: Вячеслав Николаевич Ярыгин, д.т.н., профессор. Задача об истечении жидкостей и газожидкостных смесей в вакуум представляет как фундаментальный, так и практический интерес. В фундаментальном плане важны исследования физических процессов и явлений, сопровождающих истечение жидкости в вакуум – мгновенное вскипание, распад на капли, фазовые переходы на поверхности и внутри капель, взаимодействие капель со сверхзвуковым газовым потоком. Для практических приложений истечение жидкости в вакуум представляет интерес, в частности, для космической техники с точки зрения загрязнения поверхностей космических аппаратов при работе дренажных устройств, двигателей управления и ориентации, систем дозаправки и т.д. Течение тонких пленок – это широкая область фундаментальных и прикладных исследований. В основной части работ, посвященных изучению вопроса течения тонких пленок, рассматриваются гравитационные пленки и (или) пленки при низких скоростях спутного потока газа. Исследований посвященных совместному истечению пристенной пленки жидкости с высокоскоростным спутным потоком газа очень мало. В основном они обусловлены космическими приложениями. К числу таких относятся выполненные ранее в Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН работы, посвященные решению проблемы внешнего загрязнения Международной космической станции (МКС) струями двигателей ориентации, в которых топливная пленка используется для охлаждения стенок сопла. A – осадок ПНС на поверхности поручня, B – осадки ПНС на экране блока двигателей крена Рис.1 Загрязнение в зонах работы космонавтов на СМ МКС. Как говорилось выше, струйное истечение газа в вакуум было предметом многочисленных экспериментальных и теоретических исследований, но задача совместного истечения газового потока с жидкостью, в частности с пристенной пленкой, до сих пор недостаточно изучена. Особенностью данной задачи является то, что в связи с сильным падением давления в спутном потоке газа при движении внутри сопла, жидкость может стать мгновенно «перегретой», что приводит к интенсивному кипению пленки жидкости даже при комнатной температуре. А также к ее взрывообразному распаду на капли при попадании в вакуумную камеру с давлением существенно ниже давления насыщенных паров жидкости. Рис. 2. Истечение пристенной пленки: a – этанола в атмосферу, b – этанола в вакуум, с – воды в вакуум. Эксперименты проводятся на вакуумной установке «ВИКИНГ» с помощью датчиков емкостного типа (по методике, разработанной в лаборатории Автоматизированных систем научных исследований Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН) Рис.3 Общий вид установки «ВИКИНГ» Рис.4 Схема установки емкостных датчиков Выводы: 1. Проведен цикл экспериментальных исследований по взаимодействию спутного газового потока с пристенной пленкой жидкости смеси (объемная концентрация 50%). 2. Измерены локальные параметры пленки смеси «вода-этанол», а именно толщина и скорость. 3. Проведено сравнение результатов для смеси «вода-этанол» с раннее полученными результатами для чистых жидкостей. Ближайшие цели: 1. Проведение экспериментов с пленками с различными концентрациями (75%, 25%) 2. Исследование процесса фазового перехода при истечении пристенной пленки смеси «вода-этанол» из канала в вакуум.