5 / 11
Условия разрушения газовых полостей в жидкости при переходе от невесомости…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 2·2017 5
Результаты экспериментов.
В ходе экспериментов на стенде
невесомости и на летающей лаборатории было установлено, что по-
ведение свободных включений в жидкости в условиях невесомости
под действием одиночных импульсов перегрузки зависит от продол-
жительности импульсов. Одним из критериев, определяющих харак-
тер поведения газовых полостей, согласно результатам проведенных
экспериментов, является параметр безразмерной длительности им-
пульса перегрузки
3
и имп
0
/
,
t
R
τ = σ ρ
где
имп
t
— продолжительность действия импульса; ,
σ ρ
— поверх-
ностное натяжение и плотность жидкости, содержащей газовую по-
лость, соответственно;
R
0
—
радиус эквивалентной сферы (начальный
радиус газовой полости).
Численное значение параметра
и
τ
определяет характер разруше-
ния газовой полости. Так, при безразмерной длительности импульса
перегрузки
и
τ ≤
0,85 форма первоначально сферической газовой по-
лости за время действия импульса практически не изменяется, а по-
ложение полости по отношению к стенкам емкости изменяется очень
незначительно. Разрушение полости, если оно имеет место, происхо-
дит по окончании действия импульса, его обусловливает движение
жидкости в нижней полусфере. Отсюда можно сделать заключение
о том, что при
и
τ ≤
0,85 динамика газовой полости близка к случаю
идеальной жидкости. Иначе говоря, при
и
τ ≤
0,85 можно пренебречь
влиянием вязкости на процесс разрушения газовой полости, что под-
тверждается экспериментальными данными, представленными на
рис. 1.
Вместе с тем при исследованиях на стенде невесомости было за-
мечено, что увеличение параметра
и
τ
до значений, превышающих
1,2...1,7, приводит к нарушению однозначности между числами Bo и
We. Полученные в этих условиях экспериментальные данные не со-
ответствуют закономерности, представленной на рис. 1. Анализ ки-
нограмм процесса показал, что картина разрушения при этом также
изменяется. Свободная поверхность деформируется как в нижней ча-
сти полусферы, так и на боковых участках. Разрушению полости
предшествует образование на границе раздела жидкость—газ слож-
ной системы волн. Иногда разрушение происходит только в шлейфо-
вой (кормовой) части всплывающей под действием перегрузки газо-
вой полости. Было высказано предположение, что при
и
τ
> 0,85
существенное значение в динамике газовой полости имеет характер
распределения давления на ее поверхности при обтекании полости