Modelling and computer simulation of the turbulent two-phase jets of nano fluids
The present paper is devoted to development of the mathematical models and numerical procedures for simulation of the mixing and heat transfer features of mutually immiscible liquids in the two-fluid turbulent heterogeneous jet flow, as well as in more general case – turbulent multiphase jets. Many...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Kyiv National University of Construction and Architecture
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://es-journal.in.ua/article/view/365028 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Environmental safety and natural resources |
| Download file: |  |
Institution
Environmental safety and natural resources| _version_ | 1868294559700615168 |
|---|---|
| author | Kazachkov, Ivan Nesterenko, Oleksandr |
| author_facet | Kazachkov, Ivan Nesterenko, Oleksandr |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Ivan Kazachkov",
"institution": "Д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри, Ніжинський державний університет імені Миколи Гоголя, Ніжин"
},
{
"author": "Oleksandr Nesterenko",
"institution": "Доктор технічних наук, професор, провідний науковий співробітник, Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України, Київ"
}
] |
| author_sort | Kazachkov, Ivan |
| baseUrl_str | http://es-journal.in.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-17T13:42:10Z |
| description | The present paper is devoted to development of the mathematical models and numerical procedures for simulation of the mixing and heat transfer features of mutually immiscible liquids in the two-fluid turbulent heterogeneous jet flow, as well as in more general case – turbulent multiphase jets. Many natural and technical processes deal with the turbulent jets of mutually immiscible liquids, which represent an important class of the modern multiphase system dynamics. Differential equations for the axially symmetrical two-dimensional stationary flow and the integral correlations in a cylindrical coordinate system by Professor Alfred Nakorchevskii are considered for the jet of fluid flowing from a nozzle into a space filled with another fluid that is not miscible with the first one. Parameters of the turbulent mixing in the two-phase jet flow are modeled and analyzed. Previously the experimental data with water and oil, as well as with liquid metals, confirmed the results of numerical computer simulation when one example was performed for simulation of the high-temperature melts’ flow cooled by water in the hypothetic severe accidents at the nuclear power plant. The results obtained may be of interest for some research and industrial tasks, where the calculation of parameters of the multiphase turbulent mixing and heat transfer are important. Here the mathematical modelling and computer simulation of the mixing and heat transfer processes in the two-fluid turbulent heterogeneous jet flow of Nano fluids is considered. Many natural and technical processes deal with the turbulent jets of mutually immiscible liquids, which represent an important class of the modern multiphase system dynamics including the ones for the features of Nano fluids. Differential equations for the axially symmetrical two-dimensional stationary flow and the integral correlations in a cylindrical coordinate system were considered for the jet of fluid from a nozzle into a space filled with another fluid that is not miscible with the first one. Parameters of the turbulent mixing during the spreading of such jets are modeled and analyzed. The method was proved successfully during the half of the century in many different physical tasks including experimental studies with using the invented two-phase micro-sensor of Prof. A.I. Nakorchevskii and Dr. V.O. Chernov. The results obtained for the flow of a few Nano fluids may be of interest for the research and industrial tasks, where the calculation of multiphase turbulent mixing and heat transfer are important. |
| first_indexed | 2026-06-18T01:02:17Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | es-journalinua-article-365028 |
| institution | Environmental safety and natural resources |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-18T01:02:17Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Kyiv National University of Construction and Architecture |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | es-journalinua/e7/b1985e534d3659668d9440a91c7b90e7.pdf |
| spelling | es-journalinua-article-3650282026-06-17T13:42:10Z Modelling and computer simulation of the turbulent two-phase jets of nano fluids Математичне моделювання та обчислювальний експеримент турбулентних двофазних струменів незмішуваних рідин та нанорідин Kazachkov, Ivan Nesterenko, Oleksandr mathematical modeling computational experiment turbulent two-phase jets immiscible liquids nanofluids математичне моделювання обчислювальний експеримент турбулентний двофазний струмені незмішувані рідини нанорідини The present paper is devoted to development of the mathematical models and numerical procedures for simulation of the mixing and heat transfer features of mutually immiscible liquids in the two-fluid turbulent heterogeneous jet flow, as well as in more general case – turbulent multiphase jets. Many natural and technical processes deal with the turbulent jets of mutually immiscible liquids, which represent an important class of the modern multiphase system dynamics. Differential equations for the axially symmetrical two-dimensional stationary flow and the integral correlations in a cylindrical coordinate system by Professor Alfred Nakorchevskii are considered for the jet of fluid flowing from a nozzle into a space filled with another fluid that is not miscible with the first one. Parameters of the turbulent mixing in the two-phase jet flow are modeled and analyzed. Previously the experimental data with water and oil, as well as with liquid metals, confirmed the results of numerical computer simulation when one example was performed for simulation of the high-temperature melts’ flow cooled by water in the hypothetic severe accidents at the nuclear power plant. The results obtained may be of interest for some research and industrial tasks, where the calculation of parameters of the multiphase turbulent mixing and heat transfer are important. Here the mathematical modelling and computer simulation of the mixing and heat transfer processes in the two-fluid turbulent heterogeneous jet flow of Nano fluids is considered. Many natural and technical processes deal with the turbulent jets of mutually immiscible liquids, which represent an important class of the modern multiphase system dynamics including the ones for the features of Nano fluids. Differential equations for the axially symmetrical two-dimensional stationary flow and the integral correlations in a cylindrical coordinate system were considered for the jet of fluid from a nozzle into a space filled with another fluid that is not miscible with the first one. Parameters of the turbulent mixing during the spreading of such jets are modeled and analyzed. The method was proved successfully during the half of the century in many different physical tasks including experimental studies with using the invented two-phase micro-sensor of Prof. A.I. Nakorchevskii and Dr. V.O. Chernov. The results obtained for the flow of a few Nano fluids may be of interest for the research and industrial tasks, where the calculation of multiphase turbulent mixing and heat transfer are important. Ця стаття присвячена розробці математичних моделей та числових процедур для моделювання особливостей змішування та теплопередачі взаємно незмішуваних рідин у двофазному турбулентному гетерогенному струменевому потоці, а також у більш загальному випадку – турбулентних багатофазних струменів. Багато природних та технічних процесів пов'язані з турбулентними струменями взаємно незмішуваних рідин, які представляють важливий клас сучасної динаміки багатофазних систем. Диференціальні рівняння для аксіально-симетричного двовимірного стаціонарного потоку та інтегральні кореляції в циліндричній системі координат професора Альфреда Накорчевського розглянуті для струменя рідини, що витікає з сопла в простір, заповнений іншою рідиною, яка не змішується з першою. Моделюються та аналізуються параметри турбулентного змішування в двофазному струменевому потоці. Раніше експериментальні дані з водою та нафтою, а також з рідкими металами, підтвердили результати числового комп'ютерного моделювання, коли один приклад був виконаний для моделювання потоку високотемпературних розплавів, охолоджених водою, в гіпотетичних важких аваріях на атомній електростанції. Отримані результати можуть бути цікавими для деяких дослідницьких та промислових завдань, де важливим є розрахунок параметрів багатофазного турбулентного перемішування та теплопередачі. Тут розглядається математичне моделювання та комп'ютерне моделювання процесів перемішування та теплопередачі в дворідинному турбулентному гетерогенному струменевому потоці нанорідин. Багато природних та технічних процесів мають справу з турбулентними струменями взаємно незмішуваних рідин, які представляють важливий клас сучасної динаміки багатофазних систем, включаючи ті, що стосуються особливостей нанорідин. Диференціальні рівняння для аксіально-симетричного двовимірного стаціонарного потоку та інтегральні кореляції в циліндричній системі координат були розглянуті для струменя рідини з сопла в простір, заповнений іншою рідиною, яка не змішується з першою. Моделюються та аналізуються параметри турбулентного перемішування під час розтікання таких струменів. Метод був успішно випробуваний протягом півстоліття в багатьох різних фізичних завданнях, включаючи експериментальні дослідження з використанням винайденого двофазного мікросенсора професора А.І. Накорчевського та к.т.н. В.О. Чернова. Результати, отримані для потоку кількох нанорідин, можуть бути цікавими для дослідницьких та промислових завдань, де важливим є розрахунок багатофазного турбулентного перемішування та теплопередачі. Kyiv National University of Construction and Architecture 2026-05-01 Article Article application/pdf https://es-journal.in.ua/article/view/365028 Environmental safety and natural resources; Vol. 58 No. 2 (2026): Environmental safety and natural resources; 189-205 Екологічна безпека та природокористування; Том 58 № 2 (2026): Екологічна безпека та природокористування; 189-205 2616-2121 2411-4049 10.32347/2411-4049.2026.2 uk https://es-journal.in.ua/article/view/365028/350518 Copyright (c) 2026 І.В. Казачков, О.В. Нестеренко http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | mathematical modeling computational experiment turbulent two-phase jets immiscible liquids nanofluids Kazachkov, Ivan Nesterenko, Oleksandr Modelling and computer simulation of the turbulent two-phase jets of nano fluids |
| title | Modelling and computer simulation of the turbulent two-phase jets of nano fluids |
| title_alt | Математичне моделювання та обчислювальний експеримент турбулентних двофазних струменів незмішуваних рідин та нанорідин |
| title_full | Modelling and computer simulation of the turbulent two-phase jets of nano fluids |
| title_fullStr | Modelling and computer simulation of the turbulent two-phase jets of nano fluids |
| title_full_unstemmed | Modelling and computer simulation of the turbulent two-phase jets of nano fluids |
| title_short | Modelling and computer simulation of the turbulent two-phase jets of nano fluids |
| title_sort | modelling and computer simulation of the turbulent two-phase jets of nano fluids |
| topic | mathematical modeling computational experiment turbulent two-phase jets immiscible liquids nanofluids |
| topic_facet | mathematical modeling computational experiment turbulent two-phase jets immiscible liquids nanofluids математичне моделювання обчислювальний експеримент турбулентний двофазний струмені незмішувані рідини нанорідини |
| url | https://es-journal.in.ua/article/view/365028 |
| work_keys_str_mv | AT kazachkovivan modellingandcomputersimulationoftheturbulenttwophasejetsofnanofluids AT nesterenkooleksandr modellingandcomputersimulationoftheturbulenttwophasejetsofnanofluids AT kazachkovivan matematičnemodelûvannâtaobčislûvalʹnijeksperimentturbulentnihdvofaznihstrumenívnezmíšuvanihrídintananorídin AT nesterenkooleksandr matematičnemodelûvannâtaobčislûvalʹnijeksperimentturbulentnihdvofaznihstrumenívnezmíšuvanihrídintananorídin |