Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2023, выпуск 1 » Статья стр. 37
<<<>>>
Особенности разрушения микроструи разбавленного полимерного раствора на основные и спутниковые микрокапли под действием внешнего вибрационного воздействия
DOI: 10.21883/JTF.2023.01.54061.198-22
Переводная версия: 10.21883/TP.2023.01.55437.198-22
Хомутов Н.А.1, Семенова А.Е.1, Белоногов М.В.1, Ди Мартино Антонио1, Хан Е.А.1, Пискунов М.В.1
1Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия
Email: streetstoryteller@gmail.com
Поступила в редакцию: 3 августа 2022 г.
В окончательной редакции: 14 октября 2022 г.
Принята к печати: 19 октября 2022 г.
Выставление онлайн: 12 декабря 2022 г.
PDF версия
Выполнено экспериментальное исследование морфологии ламинарного микроструйного потока разбавленных водных растворов альгината натрия без и с добавлением гидроксиэтилцеллюлозы после сопла, подверженного внешнему вибрационному возбуждению от действия обратного пьезоэлектрического эффекта. Изучено влияние концентрации полимера в растворе (0.5-5 mg/ml), расхода жидкости (4-26 ml/min) и частоты тока внешнего возмущения (0-1.2 kHz) на капиллярное дробление микроструи диаметром около 210 μm в диапазоне чисел Онезорге от 0.046 до 1.88 и чисел Рэйнольдса от 0.7 до 470. Выделены режимы течения микроструи и дробления на микрокапли с указанием границ переходов между ними и построена общая карта режимов. С учетом концентрации полимера в растворе показана зависимость длины разрушения микроструи от ее скорости. Установлены условия монодисперсного разрушения микроструи с равноудаленным расположением основных микрокапель в потоке, связанные с оптимальным балансом между молекулярной массой полимера в растворе, интенсивностью внешнего возмущения и временем релаксации напряжений в полимерных вязкоупругих микроструях. Изучена роль формирования структур типа "бусины-на-нити" в капиллярном разрушении микроструи с идентификацией случаев отсутствия возникновения спутниковых микрокапель из жидкостных нитей между основными микрокаплями. Полученные результаты представляют прикладное значение для приложений на основе воздушной микрогидродинамики (биоинженерия и аддитивные технологии), работа которых основана на гетерогенных жидкостях. Ключевые слова: неустойчивость Рэлея-Плато, обратный пьезоэлектрический эффект, монодисперсное дробление, время релаксации напряжений, микроструйный поток.
  1. H. Wijshoff. Phys. Rep., 491, 77-177 (2010). DOI: 10.1016/j.physrep.2010.03.003
  2. D. Serp, E. Cantana, C. Heinzen, U. Von Stockar, I.W. Marison. Biotechnol. Bioeng., 70, 41-53 (2000). DOI: doi.org/10.1002/1097-0290(20001005)
  3. C.W. Visser, T. Kamperman, P.L. Karbaat, D. Lohse, M. Karperien. Sci. Adv. American Association for the Advancement of Science, 4 (2018). DOI: 10.1126/sciadv.aao1175
  4. M. Neukotter, S. Jesinghausen, H.-J. Schmid. Rheol. Acta, 61, 499-521 (2022). DOI: 10.1007/s00397-022-01339-y
  5. F. Del Giudice, S.J. Haward, A.Q. Shen. J. Rheol. (N.Y.N.Y). 61, 327-337 (2017). DOI: 10.1122/1.4975933
  6. D. Baumgartner, G. Brenn, C. Planchette. Phys. Rev. Fluids, 5, 103602 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevFluids.5.103602
  7. Y. Christanti, L.M. Walker. J. Rheol. (N.Y.N.Y). 46, 733-748 (2002). DOI: 10.1122/1.1463418
  8. N. Blanken, M.S. Saleem, M.-J. Thoraval, C. Antonini. Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 51, 101389 (2021). DOI: 10.1016/j.cocis.2020.09.002
  9. A.E. Ashikhmin, N.A. Khomutov, M.V. Piskunov, V.A. Yanovsky. Appl. Sci., 10 (2020). DOI: 10.3390/app10020685
  10. M. Piskunov, A. Semyonova, N. Khomutov, A. Ashikhmin, V. Yanovsky. Phys. Fluids, 33, 83309 (2021)
  11. M. Piskunov, A. Semyonova, N. Khomutov, A. Ashikhmin, V. Yanovsky. Int. J. Heat Mass Transf., 185, 122442 (2022). DOI: 10.1063/5.0059079
  12. J. Eggers. Rev. Mod. Phys., 69, 865-930 (1997). DOI: 10.1103/RevModPhys.69.865
  13. A.H. Lefebvre, V.G. McDonell. Atomization and Sprays, 2, 300 (2017). DOI: 10.1201/9781315120911
  14. W.T. Pimbley, H.C. Lee. IBM J. Res. Dev., 21, 21-30 (1977). DOI: 10.1147/rd.211.0021
  15. J.H. Hilbing, S.D. Heister. Phys. Fluids, 8, 1574-1581 (1996). DOI: 10.1063/1.868931
  16. A.U. Chen, O.A. Basaran. Phys. Fluids, 14, L1-L4 (2002). DOI: 10.1063/1.1427441
  17. U. Prub e, J. Dalluhn, J. Breford, K.-D. Vorlop. Chem. Eng. Technol., 23, 1105-1110 (2000). DOI: 10.1002/1521-4125(200012)23:12
  18. T. Kamperman, V. Trikalitis. M. Karperien, C.-W. Visser, J. Leijten. ACS Appl. Mater. Interfac., 10, 23433-23438 (2018). DOI: 10.1021/acsami.8b05227
  19. V. Nedovic, V. Manojlovic, U. Pruesse, B. Bugarski, J. Djonlagic, K. Vorlop. Chem. Ind. Chem. Eng. Q., 12, 53-57 (2006). DOI: 10.2298/CICEQ0601053N
  20. D. Baumgartner, W. Bernard, B. Weigand, G. Lamanna, G. Brenn, C. Planchette. J. Fluid Mech., 885 (2020). DOI: 10.1017/jfm.2019.967
  21. D. Baumgartner, G. Brenn, C. Planchette. Int. J. Multiph. Flow., 150, 104012 (2022). DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2022.104012
  22. D. Baumgartner, G. Brenn, C. Planchette. J. Fluid Mech., 937 (2022). DOI: 10.1017/jfm.2022.107
  23. C. Liu, T. Jin, W. Liu, W. Hao, L. Yang, L. Zheng. LWT, 148, 111770 (2021). DOI: 10.1016/j.lwt.2021.111770
  24. D.W. Bousfield, R. Keunings, G. Marrucci, M.M. Denn. J. Nonnewton. Fluid Mech., 21, 79-97 (1986). DOI: 10.1016/0377-0257(86)80064-7
  25. J. Li, M.A. Fontelos. Phys. Fluids, 15, 922-937 (2003). DOI: 10.1063/1.1556291
  26. C. Clasen, J. Eggers, M. Fontelos, J. Li, G. McKinley. J. Fluid Mech., 556, 283-308 (2006). DOI: 10.1017/S0022112006009633
  27. R. Sattler, S. Gier, J. Eggers, C. Wagner. Phys. Fluids, 24, 23101 (2012). DOI: 10.1063/1.3684750
  28. R.P. Mun, J.A. Byars, D.V. Boger. J. Nonnewton. Fluid Mech., 74, 285-297 (1998). DOI: 10.1016/S0377-0257(97)00074-8

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme