Анализ траектории скорости изменения радиуса сферических капель воды в нестационарном процессе их испарения и вычисление времени жизни таких капель

Цель: обобщить имеющиеся аналитические и численные результаты исследования нестационарного испарения капель воды с целью получения общей зависимости времени полного испарения капель от определяющих условий.

Процедура и методы. Применялось операционное исчисление, в частности интегральное преобразование Лапласа.

Результаты. Получено уравнение, позволяющее вычислять время полного испарения капель воды в широком диапазоне условий обтекания капель.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты работы существенны как при проведении фундаментальных исследований по нестационарному испарению капель в физико-химических лабораториях, так и при практическом использовании в ряде отраслей промышленности.

1. Прогностическая модель исследования процессов испарения капель воды / Антонов Д. В., Высокоморная О. В., Кузнецов Г. В., Пискунов М. В. // Инженернофизический журнал. 2019. Т. 92. № 4. С. 936–944.

2. Антонов Д. В., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Математическое моделирование тепломассопереноса при движении капель жидкости в газовой среде в условиях их интенсивных фазовых превращений // Инженерно-физический журнал. 2020. Т. 93. № 5. С. 1093–1114.

3. Особенности методики экспериментального исследования процесса испарения подвешенных капель жидкости / Бочкарева Е. М., Лей М. К., Терехов В. В., Терехов В. И. // Инженерно-физический журнал. 2019. Т. 92. № 5. С. 2208–2217.

4. Губайдуллин Д. А., Панин К. А., Федоров Ю. В. Акустика жидкости с покрытыми оболочкой каплями при наличии фазовых переходов // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2022. № 4. С. 41–51. DOI: 10.31857/S056852812204003X.

5. Голубкина И. В., Осипцов А. Н. Волны уплотнения с частичной и полной дисперсией в газокапельной среде с фазовыми переходами // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2022. № 3. С. 44–55. DOI: 10.31857/S0568528122030069.

6. Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Испарение капель воды при движении через высокотемпературные газы // Инженерно-физический журнал. 2018. Т. 91. № 1. С. 104–111.

7. Экспериментальное и численное исследования нестационарного испарения капель жидкости / Терехов В. И., Терехов В. В., Шишкин Н. Е., Би К. Ч. // Инженернофизический журнал. 2010. Т. 83. № 5. С. 829–836.

8. Фукс Н. А. Испарение и рост капель в газообразной среде. М.: Издательство АН СССР, 1958. 91 с.

9. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразования / пер. с нем. Г. А. Вольперта. М.: Наука, 1971. 288 с.

10. Кузьмин М. К., Яламов Ю. И. Теория нестационарных фазовых переходов и движения аэрозольных частиц в тепловых полях: монография. М.: МГОУ, 2007. 232 с.

11. Кузьмин М. К. Теория нестационарного процесса испарения сферической аэрозольной капли с учетом зависимости давления насыщенного пара от кривизны ее поверхности // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика – математика. 2012. № 3. С. 39–49.

12. Щукин Е. Р., Яламов Ю. И., Шулиманова З. Л. Избранные вопросы физики аэрозолей: учебное пособие. М.: Московский педагогический университет, 1992. 297 с.

13. Козырев А. В., Ситников А. Г. Испарение сферической капли в газе среднего давления // Успехи физических наук. 2001. Т. 171. № 7. С. 765–774. DOI: 10.3367/UFNr.0171.200107c.0765.

14. Галоян В. С., Яламов Ю. И. Динамика капель в неоднородных вязких средах. Ереван: Луйс, 1985. 208 с.

15. Nix N., Fukuta N. Nonsteady-state theory of droplet growth // The Journal of Chemical Physics. 1973. Vol. 58. Iss. 4. P. 1735–1740. DOI: 10.1063/1.1679418.

16. Амелин А. Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара. М.: Химия, 1972. 293 с.

17. Zunjing W., Min C., Zengyuan G. Xi`an jiaotong daxue xuebao // Journal of Xi`an Jiaotong University. 2001. Vol. 35. No. 11. P. 1126–1130.

18. Кузнецов М. М., Кузьмин М. К., Кулешова Ю. Д. О формуле, приемлемой для вычисления времени полного испарения как мелких, так и крупных сферических капель воды // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика – Математика. 2022. № 2. С. 56–69. DOI: 10.18384/2310-7251-2022-2-56-69.