phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Education10.18384/2310-7251-2022-1-6-15phmath-100Research ArticleФИЗИКАPHYSICSОсобенности обтекания тела потоком, содержащим переохлаждённые каплиFeatures of a flow with supercooled drops around a bodyАмелюшкинИ. А.AmelyushkinI.

Иван Алексеевич Амелюшкин, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник по совместительству, преподаватель

отделение аэротермодинамики гипперзвуковых летательных аппаратов и объектов ракетно-космической техники 

141701

Институтский пер., д. 9

Московская обл., г. Долгопрудный

140180

ул. Жуковского, д. 1

Московская обл., г. Жуковский

Ivan Alekseevich Amelyushkin, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior researcher, senior researcher part-time, teacher

Department of Aerothermodynamics of hypersonic aircraft and objects of rocket and Space Technology

117303

Institutskii pereulok 9, Dolgoprudny

140180

ulitsa Zhukovskogo 1, Zhukovsky

Moscow Region

Amelyushkin_Ivan@mail.ruМосковский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. ЖуковскогоРоссияMoscow Institute of Physics and Technology; Central Aerohydrodynamic InstituteRussian Federation20222405202201615Copyright © Амелюшкин И.А., 20222022Амелюшкин И.А.Amelyushkin I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.physmathmgou.ru/jour/article/view/100

   Цель: систематизировать результаты теоретических и экспериментальных исследований по обтеканию затупленного тела потоком газовзвеси, включающей переохлаждённые капли.   Процедуры и методы. Используются методы компьютерного моделирования и экспериментальные данные при проведении численных расчётов.   Результаты. Дана классификация режимов обтекания затупленного тела потоком газовзвеси. Систематизированы в виде диаграммы области применимости различных методов исследования в зависимости от характерных размеров тела, капель и числа Кнудсена. Найдена область при обтекании передней кромки крыла, в которой переохлажденныекапли не будут кристаллизоваться при ударе о поверхность.   Теоретическая и практическая значимость: Результаты могут быть использованы в моделировании обледенения и послужить основой в борьбе с этим неблагоприятным явлением.

   Aim. The purpose of the paper is to systematize the results of theoretical and experimental studies on the flow of a gas suspension around a blunt body, including supercooled drops.   Methodology. Computer modeling methods and experimental data are used in numerical calculations.   Results. A classification of regimes of a flow around a blunt body by a gas suspension flow is presented. The results of applying various research methods depending on the characteristic dimensions of the body, drops and the Knudsen number are systematized in the form of a diagram. A region is found in the flow around the leading edge of the wing, where supercooled drops will not crystallize upon hitting the surface.   Research implications. The results can be used in the modeling of icing and serve as a basis in the fight against this unfavorable phenomenon.

метастабильные каплирежимы обтеканияустойчивость переохлажденного состоянияmetastable dropletsflow regimesstability of the supercooled stateИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов № 19–29–13024 и № 19–29–13016The study was supported by the Russian Foundation for Basic Research (Scientific project Nos 19–29–13024 and 19–29–13016)ReferencesTsirkunov Yu. М. Gas-particle flows around bodies - key problems, modeling and numerical analysis // Proceedings of Fourth International Conference on Multiphase Flow (ICMF’01) (New Orleans, USA. May 27 to June 1,2001), 2001, Paper No. 607, 31 p. (CD-ROM).Tsirkunov Yu. М. Gas-particle flows around bodies - key problems, modeling and numerical analysis // Proceedings of Fourth International Conference on Multiphase Flow (ICMF’01) (New Orleans, USA. May 27 to June 1,2001), 2001, Paper No. 607, 31 p. (CD-ROM).Амелюшкин И. А. Моделирование взаимодействия кристаллов льда с поверхностью летательного аппарата: область орошения и коэффициенты вос­становления скорости / И. А. Амелюшкин, А. Л. Стасенко // Инженерно-физический журнал. – 2020. – Т. 93. – № 3. – С. 597-605.Amelyushkin I. A. Modeling of the interaction of ice crystals with the surface of an aircraft: irrigation area and speed recovery coefficients / I. A. Amelyushkin, A. L. Stasenko // Engineering and Physics Journal. - 2020. – Vol. 93. – No. 3. – Pp. 597-605.Модели процессов, сопровождающих кристаллизацию переохлажденных капель / И. А. Амелюшкин [и др.] // Труды Института системного программирования РАН. – 2020. – Т. 32. – № 4. – С. 235-244. DOI: 10.15514/ISPRAS-2020-32(4)-17.Models of processes accompanying the crystallization of supercooled droplets / I. A. Amelyushkin [et al.] // Proceedings of the Institute of System Programming of the Russian Academy of Sciences. – 2020. – Vol. 32. – No. 4. – pp. 235-244. DOI: 10.15514/ISPRAS-2020-32(4)-17.Амелюшкин И. А. Оценка периода шероховатости противообледенительных покрытий тела в потоке воздуха с переохлажденными каплями / И. А. Амелюшкин, А. Б. Миллер, А. Л. Стасенко // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика - математика. – 2021. – № 1. – С. 54-63. DOI: 10.18384/2310-7251-2021-1-54-63.Amelyushkin I. A. Estimation of the period of roughness of anti-icing coatings of the body in the air flow with supercooled droplets / I. A. Amelyushkin, A. B. Miller, A. L. Stasenko // Bulletin of the Moscow State Regional University. Series: Physics - Mathematics. – 2021. – No. 1. – Pp. 54-63. DOI: 10.18384/2310-7251-2021-1-54-63.Amelyushkin I. A., Stasenko A. L. Interaction of supercooled droplets and nonspherical ice crystals with a solid body in a mixed cloud // CEAS Aeronautics Journal. 2018. Vol. 9. Iss. 4. P. 711-720. DOI:10.1007/s13272-018-0314-3.Amelyushkin I. A., Stasenko A. L. Interaction of supercooled droplets and nonspherical ice crystals with a solid body in a mixed cloud // CEAS Aeronautics Journal. 2018. Vol. 9. Iss. 4. P. 711-720. DOI:10.1007/s13272-018-0314-3.Моллесон Г. В. Взаимодействие двухфазно струи и твердого тела с образованием «хаоса» частиц / Г. В. Моллесон, А. Л. Стасенко // Теплофизика высоких температур. – 2013. – Т. 51. – № 4. – С. 598. DOI: 10.7868/S0040364413040145.Molleson G. V. Interaction of a two-phase jet and a solid body with the formation of a "chaos" of particles / G. V. Molleson, A. L. Stasenko // Thermophysics of high temperatures. – 2013. – Vol. 51. – No. 4. – P. 598. DOI: 10.7868/S0040364413040145.Tsirkunov Yu. М., Romanyuk D. A. Computational fluid dynamics / Monte Carlo simulation of dusty flow ina “rotor-stator” set of airfoil cascades // Progress in Propulsion Physics. 2016. Vol. 8. P. 427-444 DOI: 10.1051/eucass/201608427.Tsirkunov Yu. М., Romanyuk D. A. Computational fluid dynamics / Monte Carlo simulation of dusty flow ina “rotor-stator” set of airfoil cascades // Progress in Propulsion Physics. 2016. Vol. 8. P. 427-444 DOI: 10.1051/eucass/201608427.Осипцов A. H. Лагранжев подход в механике: преимущества и перспективы / А. Н. Осипцов // Вест­ник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. – 2011. – № 4-3. – С. 1024-1026.Osiptsov A. H. Lagrangian approach in mechanics: advantages and prospects / A. N. Osiptsov // Bulletin of Nizhny Novgorod University named after N. I. Lobachevsky. – 2011. – № 4-3. – Pp. 1024-1026.Numerische Simulation in der Molekiildynamik: Numerik, Algorithmen, Parallelisierung, Anwendungen / Griebel M., Caglar A., Zumbusch G., Knapek S. Berlin: Springer, 2004. 492 p.Numerische Simulation in der Molekiildynamik: Numerik, Algorithmen, Parallelisierung, Anwendungen / Griebel M., Caglar A., Zumbusch G., Knapek S. Berlin: Springer, 2004. 492 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.