FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Механики МГУ узнали, как поведет себя вакуумное масло в космосе

Сотрудники Научно-исследовательского института механики МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с коллегой из Центра новых космических технологий МАИ описали поведение свободной жидкой пленки в открытом космосе. Результаты исследования опубликованы в журнале Physics of Fluids.

Устойчивость пленки жидкости в обычных условиях зависит в основном от того, как она взаимодействует с окружающим воздухом. Наиболее существенный эффект, так называемая неустойчивость Кельвина-Гельмгольца, возникает из-за трения жидкости о воздух — разность скоростей двух сред приводит к тому, что на поверхности жидкости развивается рябь, возникают волны, происходит срыв капель и т.д. Наиболее известный пример проявления такой неустойчивости — это ветровые волны на поверхности водоёмов. Авторы нового исследования теоретически изучили, как будет вести себя свободная пленка жидкости в вакууме, когда нет взаимодействия с окружающей средой. Исследование проведено на примере так называемого вакуумного масла — жидкости, у которой вязкость, теплопроводность и поверхностное натяжение существенно зависят от температуры (такие жидкости используются, например, в паромасляных насосах).

На практике исследование поведения жидкостей в условиях открытого космоса необходимо для развития новых технологий охлаждения космических аппаратов. В перспективе на космических аппаратах длительного действия смогут применять так называемые капельные радиаторы-охладители. В таких устройствах жидкость системы охлаждения пропускается через специальные форсунки и превращается в пелену жидких капель, движущуюся в открытом космосе. За счет большой поверхности мелких капель, с которой тепло «сбрасывается» за счет излучения, удается достичь высокой эффективности охлаждения жидкости. В то же время возникает серьезная проблема — как эти капли собрать, превратить снова в жидкость, а эту жидкость возвратить на борт космического аппарата. Возникла идея собирать остывшие капли на специально организованное течение жидкой пленки. Проблеме устойчивости течения такой пленки в открытом космосе и посвящена настоящая работа.

«Обычно жидкие струи и пленки очень быстро разбиваются на капли из-за неустойчивости Кельвина-Гельмгольца, связанной с трением о воздух. В космосе эта неустойчивость исчезает, поэтому необходимо исследовать другие возможные механизмы неустойчивости и причины фрагментации жидкости. Мы выяснили, какие еще неустойчивости могут проявиться в жидкой пленке в условиях, когда нет окружающего воздуха, но течение существенно неизотермическое из-за излучения тепла с поверхности пленки», — рассказал профессор Александр Осипцов, один из авторов работы, заведующий лабораторий механики многофазных сред НИИ механики МГУ.

С помощью классических подходов теории гидродинамической устойчивости исследователи описали математически поведение пленки вакуумного масла в открытом космосе. Оказалось, что в отсутствие главного механизма неустойчивости (Кельвина-Гельмгольца) начинают проявляться неустойчивости, связанные с возникающими в пленке градиентами вязкости и поверхностного натяжения. С поверхности пленки излучается тепло, из-за этого возникает неоднородность температуры как вдоль поверхности пленки, так и внутри неё. Эта неоднородность, в свою очередь, приводит к неоднородности вязкости и поверхностного натяжения, что и является причиной появления новых механизмов неустойчивости.

Исследователи математически описали возникновение неустойчивостей в потоке жидкости, изучили, каким образом коротковолновые и длинноволновые возмущения развиваются со временем, определили наиболее «опасные» типы возмущений. В дальнейшей работе учёные планируют продолжить развитие теоретической модели и описать более сложные процессы, которые могут возникать в системе.

«Мы пока исследовали самый начальный этап — малые возмущения — нашли условия, при которых они растут или не растут, определили критерии неустойчивости. В дальнейшем нужно решать более сложные задачи: как развиваются возмущения на нелинейной стадии, за какое время в пленке возникают неоднородности толщины и «дырки», как быстро пленка может распадаться на капли, а главное — необходимо научиться управлять процессом и стабилизировать устойчивый режим течения», — добавил Александр Осипцов.

 

 

Фото: Схематичное изображение потока. Источник: А. Осипцов

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Новости Науки

Российские ученые разработали технологию хранения донорского сердца до 24 часов 

Мышиная атлетика

Благодаря уникальному строению скелета, эта землеройка способна выдержать вес взрослого человека.

На Северной Земле установлена аэрозольная станция анализа климатически-опасных загрязнений атмосферы

Антиоксидант SkQ1 оказался сильным антибиотиком

Учёные из Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского (НИИФХБ) МГУ имени М.В.Ломоносова выяснили, что антиоксидант SkQ1, созд

Предать нельзя верить

Что лучше, быть злым и эгоистичным или добрым и щедрым? Оказывается, этот вопрос решают не теологи, философы или специалисты по этике, а математики.