Анотація до роботи:

Баштовий А. І. Процеси переносу при взаємодії крапель у турбулентних полідисперсних потоках. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 01.02.05 – механіка рідини, газу та плазми. Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2003.

На основі проведених експериментальних досліджень взаємодії крапель з плівкою рідини на твердій поверхні та зіткнень крапель різних розмірів між собою в умовах дії аеродинамічних сил отримані емпіричні формули, які кількісно описують ці явища в широкому діапазоні гідродинамічних умов. Показано, що на результат взаємодії впливають такі фактори, як розміри крапель та їх відносні швидкості, фізичні властивості рідини, а також відносна швидкість газового середовища.

Ґрунтуючись на результатах експериментальних досліджень побудована модель турбулентної газокраплинної течії з урахуванням впливу аеродинамічних сил на коагуляційні процеси, яка добре узгоджується з відомими дослідними даними. Досліджено вплив анізотропії пульсацій швидкості крапель на інтенсивність переносу в турбулентному потоці.

В роботі наводиться теоретичне узагальнення і вирішення науково-технічної проблеми, яка полягає у розкритті механізму та розробці інженерних методів розрахунку процесів взаємодії крапель з газовим потоком, стінкою і між собою стосовно до полідисперсних двофазових потоків у технічних пристроях. З цією метою проведені широкі експериментальні дослідження, а також розроблено нову модель турбулентної полідисперсної течії з ретельним урахуванням взаємного впливу турбулентних і коагуляційних ефектів. Результати роботи дозволяють отримати надійну та достовірну інформацію про інтегральні та локальні характеристики двофазових систем, що необхідно для проектування і оптимізації установок із газокраплинними течіями.

На основі виконаних експериментальних та теоретичних досліджень представляється можливим зробити такі висновки:

1. Експериментально досліджено процес взаємодії крапель, що швидко рухаються, зі змоченою твердою поверхнею в широкому діапазоні визначальних параметрів (30 Re 1060; 0,6 Lp 1200; 1,9 D/d_r 5,5). Найважливіші фактори, що визначають інтенсивність масопереносу такі: відносна швидкість снарядів U_r, кут зустрічі з поверхнею рідини j, діаметр краплі-снаряда d_r, товщина шару рідини в модельній ванночці D та фізичні властивості робочої рідини (коефіцієнт динамічної в’язкості h, густина r та коефіцієнт поверхневого натягу s). Показано, що результат взаємодії практично не залежить від відношення товщини плівки до діаметра краплі у широкому діапазоні цих відношень. Отримано емпіричні безрозмірні формули залежності параметра коагуляції та подрібнення, який кількісно описує результат взаємодії, від умов зіткнення.

2. Досліджена якісна картина взаємодії крапель, що швидко рухаються, зі змоченою стінкою. Отримана емпірична залежність кута відбивання вторинних крапель (осколків) від кута підльоту краплі в широкому діапазоні гідродинамічних умов зіткнення (Ф < 1; 60 Re 1100; 5 Lp 1150).

3. За допомогою простої модельної задачі показано, що врахування реальних закономірностей зіткнень крапель зі змоченою твердою поверхнею чинить суттєвий вплив на важливі інтегральні характеристики дії двофазової течії на елементи конструкції.

4. На основі розробленої нової удосконаленої методики детально досліджено закономірності переносу маси при зіткненнях крапель різних розмірів в умовах дії на них аеродинамічних сил. Підтверджено, що результат взаємодії крапель в умовах дії на них аеродинамічних сил не є адитивною сумою двох складових явищ – зіткнення крапель у нерухомому газі і взаємодії крапель з транспортуючим газовим потоком. Отримано єдину емпіричну залежність для інтенсивності масопереносу, яка кількісно описує результат взаємодії в широкому діапазоні гідродинамічних умов взаємодії (53 Re_rs 464; 7,6 Lp_s 850; 0,457 We_s 10; 2,8 d_s/d_r 8,8).

5. За допомогою розробленої моделі турбулентної газокраплинної течії з урахуванням впливу аеродинамічних сил на коагуляційні процеси показано, що урахування цього ефекту приводить до істотного уточнення локальних та інтегральних характеристик двофазового потоку. Результати чисельних досліджень за даною моделлю задовільно узгоджуються з відомими дослідними даними.

6. Показано, що вплив анізотропії пульсацій швидкостей крапель на інтенсивність переносу в турбулентному потоці у більшості випадків не дає істотного внеску в інтенсивність переносу, але існує така область, де його важливо враховувати (досить інтенсивне подрібнення, великі пульсаційні швидкості).

7. Результати дисертаційної роботи використані в КБ “Луч” (м. Київ, Україна) та НДІ низьких температур при МАІ (м. Москва, Росія).

Основні положення дисертації опубліковано в роботах:

1. Шрайбер А. А., Баштовой А. И. К теории турбулентной коагуляции: влияние анизотропии пульсационных скоростей // Доповіді Національної академії наук України. – 2000. – № 4. – С. 114-118.

2. Подвысоцкий А. М., Баштовой А. И. Массоперенос при взаимодействии капель со смоченной твердой поверхностью в широком диапазоне углов столкновений // Промышленная теплотехника. – 2002. – Т. 24, № 5. – С. 16-18.

3. Шрайбер А. А., Баштовой А. И. К теории турбулентной коагуляции: влияние аэродинамических сил на интенсивность процессов переноса при взаимодействии капель // Доповіді Національної академії наук України. – 2002. – № 9. – С. 89-94.

4. Shraiber A. A., Bashtovoi A. I. Some new results in the theory of droplet coalescence and breakup in turbulent flows // Proceeding of the 10^th Workshop on Two-Phase Flow Predictions. – Merseburg: . – 2002. – P. 62-71.

5. Подвысоцкий А. М., Дубровский В. В., Баштовой А. И. Экспериментальное исследование процесса коагуляции капель с пленкой жидкости // Дисперсные системы. ХIХ конференция стран СНГ. – Одесса: Астропринт. – 2000. – С. 151-152.

6. Баштовой А. И., Подвысоцкий А. М., Шрайбер А. А. Уравнения движения полидисперсного ансамбля капель с учетом влияния аэродинамических сил на интенсивность процессов коагуляции и дробления // Дисперсные системы. ХХ конференция стран СНГ. – Одесса: Астропринт. – 2002. – С. 27-28.

У перелічених наукових працях Баштовий А. І. особисто виконав такі роботи:

у працях [1, 3, 4, 6] вивів рівняння руху полідисперсного ансамблю крапель у турбулентному газовому середовищі та виконав розрахунки “ламінарних” і “турбулентних” складових коагуляційних членів;

у працях [2, 4, 5] виконав експериментальні дослідження взаємодії крапель між собою та з поверхнею, а також комп’ютерну обробку отриманих даних.