27 февраля 2018

Физик из МГУ построил математическую модель кипения при высоких температурах

Сотрудник Научно-исследовательского института механики МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с коллегами разработал математическую модель кипения и испарения жидкости в средах с большой разницей температур. Результаты работы были опубликованы в журнале Journal of Physics: Conf. Series.

Учёные исследовали процессы кипения и испарения, происходящие на границе двух жидкостей, нагретых до разных температур. В таких случаях на поверхности более нагретой жидкости может возникать паровая пленка. Этот режим кипения называется пленочным и достигается при значительной разнице температур двух жидкостей; так кипит капля воды, попавшая на раскалённую плиту.

«Такого рода процессы могут быть реализованы, например, при закалке металлов, авариях на атомных электростанциях, за которыми следует выброс ядерного топлива в теплоноситель, попадание горячей воды в воду во время вулканических извержений и другие», — рассказал Владимир Левашов, один из авторов статьи, старший научный сотрудник НИИ механики МГУ.

В ходе работы учёные создали компьютерную модель, позволяющую вычислять характеристики процесса пленочного кипения. Чтобы протестировать полученную модель учёные использовали известные результаты для кипения жидкого аргона (Ar) между двумя холодными пластинами. Результаты вычисления в достаточной степени совпали с экспериментальными данными.

Помимо создания вычислительной модели ученые получили распределения плотности, температуры и давления в жидкости и в образованном газе, а также вычислили потоки массы и температуры на границе двух жидкостей. Эти данные помогли определить возможные физические процессы, происходящие внутри капли кипящей жидкости при наличии мощного электромагнитного воздействия.

«Другим направлением нашей работы было изучение процессов внутри капли, которые могут иметь место в результате воздействия мощного лазерного излучения. Такое воздействие может привести к интенсивному испарению и взрывному разрушению капли», — добавил ученый.

В работе принимали участие ученые из Московского энергетического института.