Архипов Д.Г.   Вожаков И.С.   Цвелодуб О.Ю.  

Исследование линейной устойчивости кольцевого режима двухфазного течения

Докладчик: Вожаков И.С.

В работе исследуется совместное течение тонкой пленки жидкости и турбулентного потока газа в цилиндрической трубе. Вследствие малости отношения скоростей жидкости и газа задача может быть разделена на две части: расчет нормальных и касательных напряжений со стороны газа, обтекающего твердую неподвижную искривленную стенку и исследование динамики пленки в поле этих напряжений. Толщина пленки мала по сравнению с длиной волны, что позволяет линеаризовать задачу в газовой фазе. В работе [1] была выведена новая система уравнений для моделирования нелинейных волн на поверхности пленки жидкости, свободно стекающей по вертикальной плоскости. Основные преимущества этой системы – неподвижность границ области течения и дивергентная форма, удобная для построения консервативных разностных схем. Цель настоящей работы – получить аналогичную систему уравнений, учитывающую воздействие газа на течение пленки и исследовать линейную устойчивость пленочного течения в широком диапазоне параметров задачи и различных моделей турбулентности газового потока.
Были получены и проанализированы кривые нейтральной устойчивости, а также дисперсионные характеристики линейных волн. Найдены волны максимального роста. Обнаружено, что для умеренных чисел Рейнольдса жидкости все модели дают качественно похожие результаты. При уменьшении числа Рейнольдса, отличия между результатами, полученными по разным моделями турбулентности, становятся более выраженными.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Правительства России для государственной поддержки научных исследований проводимых под руководством ведущих ученых в российских вузах № 11.G34.31.0035 (ведущий ученый – В.Е. Захаров, ГОУ ВПО «Новосибирский государственный университет»).

[1] Алексеенко С. В., Архипов Д. Г., Цвелодуб О.Ю. Дивергентная система уравнений для пленки жидкости, стекающей по вертикальной плоскости. // ДАН. 2011. Т.436. №1. С.24--31.