Journal of Experimental and Theoretical PhysicsJournal of Experimental and Theoretical Physics0044-45103034-641XRussian Academy of Science10.31857/S0044451023120192Computational–Experimental Study of the Liquid Drop Fragmentation Caused by an Air Shock WaveРасчетно-экспериментальное исследование процесса дробления капли жидкости под действием воздушной ударной волныAnisiforovK. V.АнисифоровК. В. anisiforov_k_v_noemail@ras.ruGeorgievskayaA. B.ГеоргиевскаяА. Б. georgievskaya_a_b_noemail@ras.ruLevkinaE. V.ЛевкинаЕ. В. levkina_e_v_noemail@ras.ruNevmerzhitskiyN. V.НевмержицкийН. В. nevmerzhitskiy_n_v_noemail@ras.ruRaevskiyV. AРаевскийВ. А raevskiy_v_a_noemail@ras.ruSen'kovskiyE. D.СеньковскийЕ. Д. sen'kovskiy_e_d_noemail@ras.ruSotskovE. A.СотсковЕ. А. sotskov_e_a_noemail@ras.ruРоссийский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ)Russian Federal Nuclear Center–All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC–VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ);СарФТИ НИЯУ МИФИ;Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. АлексееваRussian Federal Nuclear Center–All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC–VNIIEF); Sarov Physical Engineering Institute; Nizhny Novgorod State Technical UniversityРоссийский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ)Russian Federal Nuclear Center–All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC–VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ);СарФТИ НИЯУ МИФИRussian Federal Nuclear Center–All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC–VNIIEF); Sarov Physical Engineering InstituteРоссийский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ)Russian Federal Nuclear Center–All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC–VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ)Russian Federal Nuclear Center–All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC–VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ)Russian Federal Nuclear Center–All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC–VNIIEF)01122023164610701086

The fragmentation of a drop of liquid (water, alcohol, glycerin) under the action of an air shock wave with a pressure of 0.2 and 3.2 atmg is studied experimentally and theoretically. The experiments are carried out using an air shock tube, and the liquid drop diameter is approximately 0.6 and 2 mm. The process is studied using high-speed video recording. Dispersed liquid particles from ≈5 μm in size are detected, liquid particle size distributions are plotted, and the particle velocities are determined. The experimental results are compared with the results of computational–theoretical estimation.

Приведены результаты расчетно-экспериментальных исследований фрагментации капли жидкости (вода, спирт, глицерин) при воздействии воздушной ударной волны с давлением 0 . 2 и 3 . 2 ати. Эксперименты проводились на воздушной ударной трубе; диаметр капли жидкости составлял приблизительно 0 . 6 мм и2 мм. Процесс регистрировался скоростной видеосъемкой. Зарегистрированы частицы диспергированной жидкости размером от ≈ 5 мкм, построены распределения частиц жидкости по размерам и определены скорости отдельных частиц. Экспериментальные результаты сопоставлены с результатами расчетно-теоретических оценок.

А. А. Бузуков, ПМТФ 2, 154 (1963).Б. М. Беленький, Г. А. Евсеев, Изв. АН СССР, МЖГ 2, 163 (1974).В. М. Бойко, А. Н. Папырин, С. В. Поплавский, ПМТФ 2, 108 (1987).Р. Д. Еникеев, Ползуновский вестник 4, 64 (2006).В. М. Бойко, С. В. Поплавский, Физическая модель разрушения капли за ударной волной по срывным механизмам, Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика, Материалы международной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения академика Н. Н. Яненко (2011).К. Ю. Арефьев, А. В. Воронецкий, С. А. Сучков, Изв. вузов, Машиностроение 10, 17 (2015).D. D. Joseph, J. Belanger, and G. S. Beavers, Int. J. Multiphase Flow 25, 1263 (1999).Р. И. Нигматулин, Динамика многофазных сред, Наука, Москва (1987), ч. 1.В. Г. Левич, Физико-химическая гидродинамика, Физматлит, Москва (1959).S. Yu. Grigoryev, B. V. Lakatosh, M. S. Krovokorytov et al., Expansion and Fragmentation of Liquid Metal Droplet by a Short Laser Pulse, Phys. Rev. Appl. 10, 064009 (2018); DOI: 10.1103/PhysRevApplied. 10.064009.Н. В. Невмержицкий, В. А. Раевский, Е. А. Сотсков, Е. Д. Сеньковский, Н. Б. Давыдов, Е. В. Бодров, С. В. Фролов, К. В. Анисифоров, А. Б. Георгиевская, Е. В. Левкина, О. Л. Кривонос, А. С. Кучкарева, А. Р. Гавриш, Б. И. Ткаченко, ФГВ 54(5), 82 (2018).D. Sorenson, R. Malone, B. Frogget, C. Ciarcia, T. Tunnell, and R. Fleur, Particle Distribution Measurements Using In-Line Fraunhofer Holography, SPIE 2869:206 (1997).С. А. Абакумов, О. Л. Кривонос, Н. В. Невмержицкий, А. В. Руднев, Е. А. Сотсков, Е. Д. Сеньковский, Л. В. Точилина, С. В. Фролов, Устройство для регистрации микронных частиц в газодинамическом потоке, Пат.RU 139204 U1, зарегистр. 13 марта 2014.Н. В. Невмержицкий, Е. А. Сотсков, Е. Д. Сеньковский и др., Диспергирование капли жидкости под действием воздушной ударной волны интенсивностью от 0.2 до 42 ати, Труды Международной конференции XI Харитоновские тематические научные чтения (2009).Физика взрыва, под ред. Л. П. Орленко, Физматлит, Москва (2004).О. И. Волченко, Е. Е. Мешков, Авторское свидетельство 1531596 МПК F21K 5/08, Способ получения светового импульса, Заявка 4287791 от 21.08.87 (опубл. 10.02.97).H. L. F. Helmholtz, Uber Discontinuirlisсh Flussigkeits-Bewegungen, Monatsberichte Konigl. Preus. Akad. Wiss, Berlin (1868).Л. И. Седов, Механика сплошной среды, Наука, Москва (1976).Л. Прандтль, Гидроаэромеханика, НИЦ <Регулярная и хаотическая динамика>, Ижевск (2000).D. E. Grady and M. E. Kipp, Mech. Matter 4(3-4), 311 (1985).Разрушение разномасштабных объектов при взрыве, Монография, под ред. А. Г. Иванова, РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров (2001).А. Г. Иванов, В. А. Раевский, О. С. Воронцова, ФГВ 31, 96 (1995).А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др., Физические величины: Справочник, под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова, Энергоатомиздат, Москва (1991).Ф. М. Султанов, А. Л. Ярин, Перколяционная модель процесса диспергирования капель по размерам, ПМТФ № 5, 48 (1990).E. Villermaux, Fragmentation, Annu. Rev. Fluid Mech. (2007), Vol. 39, p. 419.А. А. Антонникова, Н. В. Коровина, О. В. Кудряшова, И. М. Васенин, Ползуновский вестник 1, 123 (2013).