Preview

Труды Института системного программирования РАН

Расширенный поиск

Модели процессов, сопровождающих кристаллизацию переохлажденных капель

https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2020-32(4)-17

Полный текст:

Аннотация

Развит метод расчета взаимодействия переохлаждённых капель с твердым телом, покрытие которого имеет рельеф и обладает различной степенью гидрофобности. Сформулированы основные критерии соответствия результатов молекулярного моделирования физической реальности. Получены численные оценки параметров рельефа гидрофобной поверхности твердого тела в зависимости от безразмерных динамических параметров удара переохлажденных капель. На основании проведенных ранее экспериментальных исследований, теоретических оценок, аналитических и экспериментальных данных других исследователей в настоящей работе развиты математические модели особенностей кристаллизации переохлажденной метастабильной жидкости. Получены оценки параметров процессов, сопровождающих движение фронта кристаллизации в переохлажденных метастабильных каплях воды в приложении к проблеме обледенения летательных аппаратов.

Об авторах

Иван Алексеевич АМЕЛЮШКИН
Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ЦАГИ, преподаватель кафедры молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества физического факультета МГУ


Максим Александрович КУДРОВ
Московский физико-технический институт
Россия

кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией информационных технологий и прикладной математики



Алексей Олегович МОРОЗОВ
Московский физико-технический институт
Россия
младший научный сотрудник


Альберт Леонидович СТАСЕНКО
Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского, Московский физико-технический институт
Россия
доктор технических наук, профессор МФТИ, главный научный сотрудник ЦАГИ


Андрей Сергеевич ЩЕГЛОВ
Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского, Московский физико-технический институт
Россия
инженер ЦАГИ, аспирант МФТИ


Список литературы

1. Amelyushkin I.A., Stasenko A.L. Interaction of supercooled droplets and nonspherical ice crystals with a solid body in a mixed cloud. CEAS Aeronautics Journal, vol. 9, no. 4, 2018, pp. 711–720.

2. Amelyushkin I.A., Stasenko A.L. Simulation of gas-dispersed flow particles’ interaction with a solid body. Journal of Physics: Conference Series, vol. 1560, 2020, article no, (012064).

3. Cahn J.W., Hilliard J.E. Free energy of a nonuniform system. I. Interfacial free energy. Journal of Chemical Physics, vol. 28, issue 2, 1958, pp. 258–267.

4. Li S., Lowengrub J.S., Leo P.H., Cristini V. Nonlinear stability analysis of self-similar crystal growth: control of the Mullins-Sekerka instability. Journal of Crystal Growth, vol. 277, issues 1–4, 2005, pp. 578-592.

5. Аверков В.А., Желтов М.А., Скворцов В.В., Шибков А.А. Морфологическая неустойчивость межфазной границы лед-вода. Труды Второго международного симпозиума «Плавление и кристаллизация металлов и оксидов, 2009, стр. 179-182 / Averkov V.A., Zheltov M.A., Skvortsov V.V., Shibkov A.A. Morphological instability of the ice-water interface. In Proc. of the Second International Meeting on Melting and Crystallization of Metals and Oxides, 2009, pp. 179-182 (in Russian).

6. Amelyushkin I.A. Mathematical models of two-phase flows’ interaction with a solid body. Journal of Journal of Physics: Conference Series, vol. 1129, 2018, article no. 012003.

7. Amelyushkin I.A., Stasenko A.L., Zhbanov V.A. Experimental investigation, mathematical and numerical simulation of aircraft icing phenomena. In Proc. from the 31th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, 2018, paper no. ICAS2018_0741.

8. Aboud D.G.K., Kietzig A.M. On the oblique impact dynamics of drops on superhydrophobic surfaces. Part II: Restitution coefficient and contact time. Langmuir, vol. 34, issue 2018, pp. 9889–9896.

9. Jung S., Tiwari M.K., Doan N.V., Poulikakos D. Mechanism of supercooled droplet freezing on surfaces. Nature Communications, vol. 3, 2012, article no. 615.

10. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. Физматлит. 1958 г., 476 стр. / Khrgian A.Kh. Physics of the atmosphere. Fizmatlit, 1958, 476 p. (in Russian).

11. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость. Наука. 1972 г., 312 стр. / Skripov V.P. Metastable liquids. Nauka, 1972, 312 p. (in Russian).

12. Вигасин А.А., Юхневич Г.В. Использование данных спектроскопии в структурных моделях жидкой воды. Теплофизические свойства веществ и материалов, вып. 21, 1984 г., стр.13–31 / Vigasin A.A., Yukhnevich G.V. Using spectroscopic data in structural models of liquid water. Thermophysical properties of substances and materials, issue. 21, 1984, pp. 13–31.

13. Радченко И.В. Молекулярная физика. Наука, 1965 г., 480 стр. / Radchenko I.V. Molecular physics. Nauka, 1965, 480 p.

14. Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории (утверждено Постановлением 28-й сессии Совета по авиации и использованию воздушного пространства от 11.12.2008). Приложение C. URL: https://legalacts.ru/doc/aviatsionnye-pravila-chast-25-normy-letnoi-godnosti-samoletov-transportnoi, 01.09.2020 / Aviation regulations. Part 25. Standards of airworthiness of aircraft of the transport category (approved by the Resolution of the 28th session of the Council for Aviation and Airspace Use, dated 11.12.2008) Appendix C (in Russian).

15. Gimelshein N., Lyons R., Reuster J., Gimelshein S. Numerical prediction of UV radiation from two-phase plumes at high altitudes. AIAA journal, vol. 46, no. 7, 2008, pp. 1764–1772.

16. Татарченко В.А. Инфракрасное характеристическое излучение фазовых переходов первого рода и его связь с оптикой атмосферы. Оптика атмосферы и океана, том 23, no. 3, 2010 г., стр. 169-175 / Tatarchenko V.A. Infrared characteristic radiation of first-order phase transitions and its relationship with atmospheric optics. Optics of Atmosphere and Ocean, vol. 23, no. 3, 2010, pp. 169-175 (in Russian).

17. Шавлов А.В. Электрический потенциал на фронте кристаллизации воды и растворов. Роль протонов и ориентационных дефектов. Журнал физической химии, том 79, no. 9, 2005 г., стр. 1626–1630 / Shavlov A.V. Electric Potential at the Front of Crystallization of Water and Solutions: The Role of Protons and Orientational Defects. Russian Journal of Physical Chemistry A, vol. 79, no. 9, 2005, pp. 1438-1442.

18. Stefan J. Über die Theory der Eisbildung, insbesondere über die Eisbildung in Polarmeere. Annalen der Physik, vol. 278, issue 2, pp.269-286 (in German).


Для цитирования:


АМЕЛЮШКИН И.А., КУДРОВ М.А., МОРОЗОВ А.О., СТАСЕНКО А.Л., ЩЕГЛОВ А.С. Модели процессов, сопровождающих кристаллизацию переохлажденных капель. Труды Института системного программирования РАН. 2020;32(4):235-244. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2020-32(4)-17

For citation:


AMELYUSHKIN I.A., KUDROV M.A., MOROZOV A.O., STASENKO A.L., SHCHEGLOV A.S. Models of processes accompanying crystallization of supercooled droplets. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2020;32(4):235-244. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2020-32(4)-17

Просмотров: 55


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-8156 (Print)
ISSN 2220-6426 (Online)