Влияние формы конца струи при ее ударе по поверхности жидкости
Аганин А.А., Гусева Т.С.
Институт механики и машиностроения КазНЦ РАН, г. Казань, 420111, Россия
Аннотация
Проведено численное исследование динамики жидкости в окрестности конца струи при ее ударе по поверхности неподвижной жидкости в зависимости от формы конца струи. Рассматривались концы в виде полусферы, а также более заостренные и затупленные. Показано, что заострение конца струи по сравнению с полусферическим слабо влияет на качественные особенности динамики жидкости: форму ударных волн, расходящихся от места соударения, форму, размеры и характер эволюции областей с максимальным давлением и метастабильных зон, где давление отрицательно. Повышение затупленности конца струи по сравнению с полусферическим приводит к более значительным изменениям, которые в процессе удара проявляются тем раньше, чем выше степень затупленности. Ударные волны становятся все более плоскими, существенно изменяется характер эволюции и расположение областей с максимальным давлением и метастабильных зон.
Ключевые слова: удар струи по поверхности жидкости, форма конца струи, ударные волны в жидкости, выплеск жидкости, радиальное схождение волн разрежения
Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 17-11-01135).
Литература
1. Bourne N.K. On impacting liquid jets and drops onto polymethylmethacrylate targets // Proc. R. Soc. London, Ser. A. – 2005. – V. 461. – P. 1129–1145. – doi: 10.1098/rspa.2004.1440.
2. Kornfeld M., Suvorov L. On the destructive action of cavitation // J. Appl. Phys. – 1944. – V. 315. – P. 495–506. – doi: 10.1063/1.1707461.
3. Aganin A.A., Guseva T.S., Kosolapova L.A., Khismatullina N.A. The calculation of weakly nonspherical cavitation bubble impact on a solid // IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering. – 2016. – V. 158, No 1. – Art. 012003, P. 1–6. – doi: 10.1088/1757-899X/158/1/012003.
4. Yabe T., Wang P.Y. Unified numerical procedure for compressible and incompressible fluid // J. Phys. Soc. Jpn. – 1991. – V. 60, No 7. – P. 2105–2108. – doi: 10.1143/JPSJ.60.2105.
5. Takizawa K., Yabe T., Tsugawa Y., Tezduyar T.E., Mizoe H. Computation of free-surface flows and fluid-object interactions with the CIP method based on adaptive meshless Soroban grids // Comput. Mech. – 2007. – V. 40, No 1. – P. 167–183. – doi: 10.1007/s00466-006-0093-2.
6. Аганин А.А., Гусева Т.С. Численное моделирование удара струи по стенке // Матем. моделирование. – 2017. – Т. 29, № 3. – С. 123–138.
7. Heymann F.J. High-speed impact between a liquid drop and a solid surface // J. Appl. Phys. – 1969. – V. 40, No 13. – P. 5113–5122. – doi: 10.1063/1.1657361.
8. Field J.E., Camus J.-J., Tinguely M., Obreschkow D., Farhat M. Cavitation in impacted drops and jets and the effect on erosion damage thresholds // Wear. – 2012. – V. 290–291. – P. 154–160. – doi: 10.1016/j.wear.2012.03.006.
Поступила в редакцию
12.04.17
Аганин Александр Алексеевич, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией
Институт механики и машиностроения КазНЦ РАН
ул. Лобачевского, д. 2/31, г. Казань, 420111, Россия
E-mail: aganin@kfti.knc.ru
Гусева Татьяна Сергеевна, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник
Институт механики и машиностроения КазНЦ РАН
ул. Лобачевского, д. 2/31, г. Казань, 420111, Россия
E-mail: ts.guseva@mail.ru
Для цитирования: Аганин А.А., Гусева Т.С. Влияние формы конца струи при ее ударе по поверхности жидкости // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2017. – Т. 159, кн. 2. – С. 135–142.
For citation: Aganin A.A., Guseva T.S. Influence of the jet end shape at the jet impact on the liquid surface. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2017, vol. 159, no. 2, pp. 135–142. (In Russian)
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
