Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://hit-conf.imec.msu.ru/2012/abstracts/Doludenko_abstract.doc Дата изменения: Sun Jun 14 09:32:04 2015 Дата индексирования: Sat Apr 9 23:48:48 2016 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: herschel

ТУРБУЛЕНТНОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ НЬЮТОНОВСКОЙ И НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
В УСЛОВИЯХ МИКРОГРАВИТАЦИИ


А.Н. Долуденко, Э.Е. Сон


Объединенный институт высоких температур РАН, Москва


Течения сред со сложной реологией представляют собой важный класс
фундаментальных и прикладных задач. Области применения включают в себя
химическую, металлургическую, пищевую промышленности и другие области. На
практике такое поведение жидкостей проявляется повсеместно, и можно
привести множество примеров: жидкие цементные растворы, тонкие суспензии,
растворы различных полимерных соединений, лава, пластилин, тяжелые нефти,
лавины, косметические кремы и гели, жидкий шоколад и различные пасты, даже
человеческая кровь является вязкопластической жидкостью. Наличие у
неньютоновских жидкостей разнообразных свойств, отличающих их от
ньютоновских, объясняется особенностями их молекулярных структур и
внутренних, молекулярных движений.
В работе рассматривается неустойчивость Релея-Тейлора (РТ)
вязкопластической, дилатантной и псевдопластической жидкостей. В качестве
эффективной модели реологических, в том числе пластических, эффектов
вязкопластической жидкости принята модель Бингама (БМ) [1]. В численном
моделировании рассматривается многомодовое возмущение поля скорости
контактной поверхности между двумя жидкостям. Главной целью работы
является построение численной трехмерной модели и получение связи между
развитием неустойчивости и характерными свойствами неньютоновских
жидкостей.

|[pic] |[pic] |
|а) |б) |


Рис. 1. Всплытие пузырей а) ньютоновской жидкости б) бингамовской
жидкости на малых временах развития неустойчивости Релея-Тейлора.
Многомодовое возмущение поля скорости контактной границы.

Кроме того неустойчивость Релея-Тейлора ньютоновской и неньютоновских
сред рассматривается в трехмерной геометрии с многомодовым возмущением
контактной границы в области микрогравитации. Каковы различия между
ньютоновской, вязкопластической, дилатантной и всеводпластической
жидкостями с точки зрения неустойчивости в условиях микрогравитации (на
рис. 1 а) и б), например, представлены моменты начала развития
неустойчивости для ньютоновской и вязкопластической жидкости в условиях
нормальной величины ускорения свободного падения)?
В приближении "глубокой воды", пренебрегая вязкостными и
поверхностными эффектами, ширина слоя смешения растет по закону
[pic]
где [pic] - ускорение, [pic] - время, [pic] - число Атвуда. Для
ньютоновской жидкости коэффициент [pic] известен из экспериментов. Его
значение колеблется в интервале от 0,05 до 0,09. Для жидкости Бингама,
например, это значение гораздо меньше и зависит от порогового напряжения
сдвига.
Таким образом, в работе представлены результаты численного
моделирования смешения двух жидкостей с различной реологией, плотность
которых отличается в два раза. Были получены коэффициенты турбулентного
перемешивания в многомодовой постановке задачи для бингамовской,
дилатантной и псевдопластической жидкостей.

ЛИТЕРАТУРА
1. Wang X., Gordaninejad F. Flow analysis of ?eld-controllable, electro and
magneto-rheological ?uids using Herschel-Bulkley model // Journal of
Intelligent Materials, Systems and Structures.- 1999.- Vol. 10, no.8.- Pp.
601 - 608.