АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ТЕЧЕНИЕ ТОНКОГО СЛОЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ ПО ТВЕРДОЙ
ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ 8
1.1 Гидромеханика жидкой плёнки 8
1.2 Предмет и проблемы механики сплошной среды 8
1.3 Гидромеханические процессы в науке и технике 9
1.4 Режимы течения жидких плёнок 9
1.5 Характеристики жидких плёнок 10
1.6 Экспериментальные исследования течения жидких плёнок 11
1.7 Изменение скоростей 12
1.8 Измерение толщин 15
1.9 Измерение амплитуды, длины, фазовой скорости волн и касательных
напряжений течения жидкой плёнки 16
Выводы по разделу 17
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЧЕНИЯ ТОНКОГО СЛОЯ ВЯЗКОЙ
ЖИДКОСТИ ПО ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ 18
2.1 Постановка задачи 18
Выводы по разделу 19
3 ВОЛНОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЧЕНИЯ ТОНКОГО СЛОЯ ВЯЗКОЙ
ЖИДКОСТИ 20
3.1 Постановка вычислительного эксперимента 20
3.2 Расчёт волновых характеристик жидкой плёнки воды для чисел Рейнольдса
от 0,1 до 0,3 21
3.3 Расчёт волновых характеристик жидкой плёнки воды для чисел Рейнольдса
от 0,4 до 0,5 27
3.4 Расчёт волновых характеристик жидкой плёнки воды для чисел Рейнольдса
от 0,6 до 1 31
3.4 Сравнение с экспериментальным расчётом волновых характеристик 43
Выводы по разделу 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 50
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 51
Течения тонких жидких плёнок реализуются в тепломассообменных аппаратах [12] различных отраслей промышленности: химической, нефтяной,
нефтеперерабатывающей, металлургической, энергетической и пищевой. Впервые исследование неустойчивых течений жидких плёнок началось с середины 20 века с работ П.Л. Капицы [6, 7], и на сегодняшний день является актуальной задачей т.к. в основе многих технологических процессов различных отраслей промышленности лежат процессы течения тонких слоев вязких жидкостей. Малое термосопротивление и большая поверхность контакта при малом объеме делают пленку жидкости весьма эффективным средством интенсификации процесса межфазового тепломассообмена. Жидкие пленки применяются в ракетных двигателях для тепловой защиты стенок камеры сгорания, в массообменных аппаратах, таких как абсорберы, кристаллизаторы, электролизеры [5].
Целью работы является исследование физических факторов на область неустойчивости жидкой плёнки.
Данная работа актуальна и имеет практическое значение, т.к. в основе многих технологических процессов различных отраслей промышленности лежат процессы течения тонких слоев вязких жидкостей и результаты исследований несут как теоретическое, так и практическое значение.
Результаты выполненной работы:
1. Рассмотрена проблема течения жидких плёнок для малых чисел Рейнольдса. Изучены созданные теоретические и практические методы исследования течений жидких плёнок.
2. Представлена математическая модель течения тонкого слоя вязкой жидкой плёнки толщиной 3 и поверхностным натяжением ст по твёрдой вертикальной поверхности под действием силы тяжести для малых числе Рейнольдса Re £ [О , 1 ;1 ].
3. Разработаны методика расчёта, алгоритм и написана программа в пакете Matlab для расчёта волновых характеристик течения жидкой плёнки.
4. Рассчитаны волновые характеристики (частота, инкремент и фазовая
скорость) вертикальной жидкой плёнки. Результаты эксперимента показали, что более медленно текущие жидкие плёнки (R е < О , 5 ) обладающие большей вязкостью имеют более высокие фазовые скорости, близкие к 3. А для более скоростных режимов течения жидких плёнок ( )
наблюдается наиболее расширенная по интервалу волновых чисел область неустойчивости и более высокие величины инкремента.
5. Получены волновые числа соответствующие максимальному инкременту для исследуемого диапазона чисел Рейнольдса. Данные характеристики применяются для расчёта технологических процессов в жидких плёнках.
6. Проведено сравнение результатов вычислительного эксперимента с теоретическими и экспериментальными данными других авторов. Получено удовлетворительное совпадение частоты, фазовой скорости и инкремента.
