Mail.RuПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискВсе проекты
Рассылка
Получайте главные новости дня от Hi-Tech Mail.Ru
, Источник: Чердак

Московские физики нашли условия плавного течения цемента

Ламинарное течение суспензий оказалось возможным только при равномерном распределении частиц и определенном сочетании свойств взвеси.
Фото: depositphotos

Не все суспензии оказались способны к спокойному ламинарному движению. Их переход к турбулентному течению можно предсказать, зная ключевые гидродинамические характеристики потока. Об этом российские ученые пишут в статье, опубликованной журналом Physics of Fluids.

Cуспензия — это множество мелких твердых частиц, взвешенных в жидкости. Большинство практически важных материалов, включая эмалевые краски и цемент, являются именно суспензиями. В зависимости от размеров, плотности и количества частиц в этой двухфазной системе, они могут распределяться равномерно, либо медленно оседать под действием силы тяжести.

Течение у этих двухфазных систем, как и у обычных жидкостей, может быть плавным, ламинарным, либо, наоборот, турбулентным, с активным перемешиванием и вихрями. Оно характеризуется числом Рейнольдса, которое зависит от скорости, плотности, вязкости и других параметров среды. Переход числа Рейнольдса через критическое значение отражает возникновение неустойчивостей — и переход от спокойного течения к турбулентному.

Московские ученые — заведующий Лабораторией механики многофазных сред НИИ механики МГУ Александр Осипцов и Сергей Боронин, ведущий научный сотрудник Центра добычи углеводородов «Сколтеха» (SCHR), — рассмотрели параметры, при которых двухфазное течение равномерных и неравномерных суспензий будет ламинарным, а при каких турбулентным. Им удалось показать, что переход потока через критическое число Рейнольдса определяется свойствами суспензии, которые описывают числа Стокса и Фруда.

Число Стокса показывает отношение кинетической энергии частиц к энергии их взаимодействия с жидкостью. Если доминирует первая, то при огибании жидкостью препятствия частицы будут сталкиваться с ним; если же превалирует энергия взаимодействия, то они обогнут препятствие вместе с жидкостью. Число Стокса зависит вязкости и скорости течения жидкости, размеров и плотности взвешенных частиц и других параметров. Число Фруда отражает отношение инерции течения к действию внешней силы. Оно описывает устойчивость потока при воздействии, например, гравитационном.

Осипцов и Боронин нашли сочетания чисел Стокса и Фруда, при которых течение суспензии с равномерным распределением частиц будет ламинарным. Эти комбинации появляются для чисел Стокса, при которых твердые частицы движутся достаточно независимо от жидкой фазы. «Рассогласование скоростей фаз, — объясняет Александр Осипцов, — может приводить к заметной стабилизации течения и затягиванию ламинарного режима».

При этом течение суспензии с неравномерно распределенными частицами остается турбулентным практически при любых условиях, так как число Рейнольдса остается выше критического. «При наличии неоднородностей концентрации частиц по сечению канала возникает новый тип неустойчивости», — добавляет Александр Осипцов.

Это тоже интересно: 

Расскажи друзьям об открытии московских учёных. Просто нажми одну из кнопок ниже.
Обзоры новинок
Подробности о главных премьерах
Вы подписались на рассылку.Отменить
Подписаться на рассылку
Комментарии
11
Lninio
Бетон здесь не при чем, это же просто пример. Из изложенного понятно, что господа теперь смогут подсказать нефтяникам как рассчитать максимальную скорость прокачки нефти (а сырая нефть - это суспензия) при которой не будет происходить нарушение ламинарного режима течения - то есть энергетические затраты на прокачку будут минимальными. Это имеет важное значение для насосного оборудования, так как позволяет точнее рассчитать ремонтный интервал - фактически управлять отказами насосного оборудования, сводя их к минимуму при оптимальной производительности. Кроме нефти это поможет оптимизировать производительность других систем, связанных с транспортом суспензий - например в топливных системах твердотопливных ЖРД на эмульгированных гелях, которые в околокритических режимах могут вести себя как суспензии. Полезное знание, но... но суспензия неравномерна. Дело за малым - научиться делать суспензии равномерными.
СсылкаПожаловаться
Б Ревно
Россия великая научная держава
СсылкаПожаловаться
Владислав Мануйлов
И чо? сколько эта инфа стоит?
СсылкаПожаловаться
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться.
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас
Новости Hi-Tech Mail.Ru