Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Томские ученые математически и экспериментально показали, как у капель появляются «пальцы»
Коллаборация ученых Томского политехнического университета и Института теплофизики СО РАН провела численное исследование и математически рассчитала, как и при каких условиях происходит деформация капель воды при ударении с твердой поверхностью. Численный подход позволил на семь процентов точнее предсказывать процесс растекания капель после удара. Результаты исследования ученых могут лечь в основу решения задач вычислительной гидродинамики, например, создания новых технологий струйной печати, распыления лакокрасочных изделий и противообледенения.
Результаты совместной работы ученых опубликованы в журнале International Communications in Heat and Mass Transfer (Q1, IF: 6,4).
Взаимодействие капель жидкости с поверхностями является важнейшей проблемой экспериментальных, численных и теоретических исследований, поскольку оно помогает объяснить многочисленные явления в природе и технических приложениях. Наиболее перспективными методами обоснования протекающих процессов при ударе капли о поверхность сегодня являются численное моделирование и видео-, фотофиксация с последующей постобработкой. Однако зачастую только вместе эти подходы могут дать более четкое представление о физике процесса, иногда требуются и дополнительные методы исследований.
Ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политеха совместно с коллегами из Института теплофизики СО РАН разработали численную модель того, как образуются «пальцы» и происходит динамика растекания капли при ее ударе о твердую поверхность. Для проверки точности разработанной модели ученые сравнили ее с экспериментальными данными.
«В экспериментах капля и ее отдельные компоненты, например, обод растекающейся капли, по-разному деформируется в зависимости от характеристик стенки и начальных параметров капли (ее скорости и диаметра). Понимание процесса деформации капли, например, появление у нее «пальцев» при растекании вдоль поверхности, позволит лучше понять физику процесса взаимодействия жидкостей и поверхностей. В данном исследовании мы работали только с водой, но разработанный метод может быть адаптирован и под другие жидкости и поверхности», — отмечает один из авторов исследования, доцент Научно-образовательного центра И. Н. Бутакова ТПУ Максим Пискунов.
Разработанный численный подход подразумевает учет контактного угла смачивания, который зависит от скорости контактной линии растекающейся капли воды и гистерезиса (мгновенного отклика на воздействие) контактного угла в прерывистой функции Хоффмана в момент максимального растекания капли воды вдоль поверхности. Такая модификация функции Хоффмана способствовала заметному увеличению точности прогнозирования максимального растекания капли, поскольку численная модель начала адекватнее предсказывать динамическую деформацию обода капли до момента ее максимального растекания.
Кроме того, совместно ученые установили некоторые закономерности в расчетах деформации капель. Так, исследования показали, что форма капли и образование на ней «пальцев» зависит от скорости соударения: при взаимодействии с низкой скоростью (меньше 0,5 метров в секунду) пятно капли сохраняет форму круга, при умеренной скорости (от 1,2 до двух метров в секунду) капля образует многоугольник, а при высокой скорости (больше трех метров в секунду) на капле образуются «пальцы».
Результаты исследования показали, что наличие и количество «пальцев» зависит от угла контакта. Например, если капля имеет выпуклую форму обода при низких скоростях удара, из него образуются «пальцы».
«Результаты нашего численного исследования позволили до семи процентов точнее оценить количество «пальцев» у капель. Разработанный метод задает очень высокую планку в отношении прецизионности осаждения капель жидкости на определенные поверхности, максимально приближая процесс деформации одиночной капли и ее нанесения на поверхность к реальным рабочим процессам. К тому же, исследование показало возможность масштабировать результаты до покрытий и слоев, регулируя детализацию и качество интегрально при переносе на реальный производственный процесс», — отмечает один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории физической гидродинамики Института теплофизики СО РАН Иван Вожаков.
В будущем ученые планируют развить исследование за счет изучения влияния шероховатости стенки на формирование критической длины волны и количество «пальцев» при деформации капли жидкости и ее обода, а также более детального исследования процессов вблизи линии контакта.
Telegram 
Дзен 
VK Группа американских ученых сравнила разные виды психоактивных веществ — от алкоголя и никотина до наркотических средств и медицинских препаратов — с точки зрения количества попыток отказа от них, которые люди предпринимают, прежде чем удается добиться стойкого воздержания. Знания о том, какие из пристрастий чаще сопровождаются рецидивами, а значит, требуют больших усилий для преодоления, важны специалистам по лечению такого рода зависимостей.
Более вежливые люди меньше страдают от симптомов депрессии и чувствуют себя счастливее. К такому выводу пришли турецкие ученые, которые проанализировали связь просоциальности и хороших манер с психологическим состоянием.
Понять, насколько романтические партнеры удовлетворены отношениями, можно по их мимике во время разговора друг с другом. Ученые из США обнаружили связь между синхронностью улыбок и наличием проблем внутри влюбленной пары.
Согласно расхожему мнению, которое появилось под влиянием идей автора книги «Психокибернетика» Максвелла Мольца, новую привычку можно выработать за 21 день повторений. Реалистичность трехнедельного срока ранее уже ставили под вопрос. Теперь систематический обзор имеющихся исследований по теме подтвердил, что это миф. Сколько же времени на самом деле нужно, чтобы изменить поведение и закрепить более полезный для здоровья образ жизни?
Поверхностно-активные вещества оказались способны эффективно проходить лабиринты. Международная группа ученых опубликовала математическую модель, описывающую происходящие при этом физические процессы.
Астрономы зарегистрировали необычную вспышку под названием «быстрый радиовсплеск» — мгновенный выброс сильнейшего радиоизлучения. Причем случился он в галактике, где они, по имеющимся представлениям, не должны происходить.
Многие предпочитают вступать в романтические отношения с людьми примерно своего возраста, но есть и пары с существенной возрастной разницей. Международная группа ученых недавно на крупной выборке людей проследила за изменениями возраста партнеров на старте отношений в разные годы жизни.
По распространению сейсмических волн в недрах Земли геологи словно «сканируют» планету и обнаруживают все больше интересных особенностей ее внутреннего строения. Недавно очередное такое исследование заставило ученых особенно внимательно рассмотреть то, что скрывается под Тихоокеанской литосферной плитой.
Древние римляне больше любого другого народа античности использовали свинец. Но среди историков нет единства относительно последствий этого. Одни ученые уверены, что широкое применение свинца должно было влиять на цивилизацию столь же негативно, как тетраэтилсвинцовая «эпидемия» в XX веке. Другие полагают, что жесткая вода блокировала стенки свинцовых труб и поэтому никакого массового отравления римлян свинцом просто не было. Новая научная работа привлекла образцы арктических льдов для решения вопроса. Оказалось, что даже без учета труб ситуация была очень непростой: ядовитым стал сам воздух.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно