Полет — не шмеля, но капли

Полет и столкновение капель — это не только «тучки небесные, вечные странники», водопады и прочая лирика, а еще камеры сгорания двигателей, топки ТЭС, большая энергетика. Что может происходить при столкновении капель друг с другом и со стенкой? Поглощение, отскок, разлет и дробление. Поглощение — это слились, наверное, в экстазе, отскок — это целиком, разлет — это развалились, но частей немного, дробление — это на мелкие кусочки; резкой границы, как обычно в жизни, нет. Попутно: отскок происходит из-за взаимодействия через буферный газовый слой, то есть газ не успевает убраться с пути летящей капли. Чаще изучают поглощение и дробление — потому что они изменяют состав аэрозоля.

Отскок друг от друга взаимодействующих капель воды с помощью весьма изощренной экспериментальной техники изучали Н.Е.Шлегель и П.А.Стрижак, сотрудники Национального исследовательского Томского политехнического университета. Его изучать труднее других процессов, потому что капли не разваливаются и дисперсность при этом не меняется. Исследователи варьировали скорость и направление движения капель, температуру и состав газа. Опыты проводили в потоке воздуха, водяного пара, продуктов сгорания. Авторы пишут, что современных представлений о причинах отскока, то есть гипотезы о влиянии газовой прослойки между каплями, недостаточно для объяснения причин изменения структуры потоков, содержащих газ, пар и капли. Они предполагают, что важна еще роль фазовых превращений, протекающих на поверхности капель воды, то есть испарения. И что прослойку, тормозящую соударение, образует не столько газ, в котором летят капли, сколько пар — результат испарения самих этих капель.

(ЖТФ, 2019, № 6)