АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДЕФОРМУВАННЯ ТА РУЙНУВАННЯ КРАПЕЛЬ В ЗСУВНИХ ТЕЧІЯХ
The problem of drop deformation and breakup in shear flow represents academic and practical interest and has attracted close attention over the intervening decades. Drop breakup is important for a wide range of engineering and biomedical applications including production and processing of emulsions,...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine
2021
|
| Онлайн доступ: | https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/428 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Thermophysics and Thermal Power Engineering |
Репозитарії
Thermophysics and Thermal Power Engineering| id |
oai:ojs2.ihenasgovua.s43.yourdomain.com.ua:article-428 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Thermophysics and Thermal Power Engineering |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2021-06-23T08:36:48Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Ivanitsky, G.K. Tselen, B.Ya. Radchenko, N.L. Gozhenko, L.P. |
| spellingShingle |
Ivanitsky, G.K. Tselen, B.Ya. Radchenko, N.L. Gozhenko, L.P. АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДЕФОРМУВАННЯ ТА РУЙНУВАННЯ КРАПЕЛЬ В ЗСУВНИХ ТЕЧІЯХ |
| author_facet |
Ivanitsky, G.K. Tselen, B.Ya. Radchenko, N.L. Gozhenko, L.P. |
| author_sort |
Ivanitsky, G.K. |
| title |
АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДЕФОРМУВАННЯ ТА РУЙНУВАННЯ КРАПЕЛЬ В ЗСУВНИХ ТЕЧІЯХ |
| title_short |
АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДЕФОРМУВАННЯ ТА РУЙНУВАННЯ КРАПЕЛЬ В ЗСУВНИХ ТЕЧІЯХ |
| title_full |
АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДЕФОРМУВАННЯ ТА РУЙНУВАННЯ КРАПЕЛЬ В ЗСУВНИХ ТЕЧІЯХ |
| title_fullStr |
АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДЕФОРМУВАННЯ ТА РУЙНУВАННЯ КРАПЕЛЬ В ЗСУВНИХ ТЕЧІЯХ |
| title_full_unstemmed |
АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДЕФОРМУВАННЯ ТА РУЙНУВАННЯ КРАПЕЛЬ В ЗСУВНИХ ТЕЧІЯХ |
| title_sort |
аналітичне дослідження механізму деформування та руйнування крапель в зсувних течіях |
| title_alt |
ANALYTICAL STUDY OF THE MECHANISM OF DROPLET DEFORMATION AND BREAKUP IN SHEAR FLOWS АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ КАПЕЛЬ В СДВИГОВЫХ ТЕЧЕНИЯХ. |
| description |
The problem of drop deformation and breakup in shear flow represents academic and practical interest and has attracted close attention over the intervening decades. Drop breakup is important for a wide range of engineering and biomedical applications including production and processing of emulsions, aerosols, etc. Although drop breakup operations are widely used in various industries, however, till quite presently there is no unequivocal treatment of the physical mechanism, which causes the fragmentation of dispersions in shear flows. In this paper the principles of constructing a mathematical model, which predicts the evolution of initially spherical droplet in shear flows of viscous liquid over a wide range of flow regimes as well physical parameters of both liquid phases, are considered. A mathematical model is presented that describes the deformation of a single drop suspended in another immiscible liquid under the combined action of three forces, namely, hydrodynamic force, capillary force and dissipative viscous force. The influence of each of these forces on the process of droplet deformation is discussed in the paper.
The focus of the study is to more deeply analyze the dynamics of droplet deformation in shear flows and the transitional effects associated with current droplet shapes. Particular attention is paid to the analysis of critical conditions for the onset of irreversible deformation of droplets, which leads to their destruction. The deformed droplet is assumed to be in the form of prolate ellipsoid of revolution. The drop deformation is regarded as motion of the centers mass of the half-drops, symmetrical with respect to the drop center.
The results of numerical calculations for droplet deformation in shear flows in comparison with experimental data of other authors are presented. A simple criterion for destruction of droplets in shear flows has been obtained. The results of the analysis confirm the reliability of the model and the competency of the assumption made. The model is able to predict the nature of droplet deformation and the conditions for their destruction in shear flows with known operating parameters with a greater degree of accuracy than the existing empirical relationships. |
| publisher |
Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/428 |
| work_keys_str_mv |
AT ivanitskygk analyticalstudyofthemechanismofdropletdeformationandbreakupinshearflows AT tselenbya analyticalstudyofthemechanismofdropletdeformationandbreakupinshearflows AT radchenkonl analyticalstudyofthemechanismofdropletdeformationandbreakupinshearflows AT gozhenkolp analyticalstudyofthemechanismofdropletdeformationandbreakupinshearflows AT ivanitskygk analitičeskoeissledovaniemehanizmadeformirovaniâirazrušeniâkapelʹvsdvigovyhtečeniâh AT tselenbya analitičeskoeissledovaniemehanizmadeformirovaniâirazrušeniâkapelʹvsdvigovyhtečeniâh AT radchenkonl analitičeskoeissledovaniemehanizmadeformirovaniâirazrušeniâkapelʹvsdvigovyhtečeniâh AT gozhenkolp analitičeskoeissledovaniemehanizmadeformirovaniâirazrušeniâkapelʹvsdvigovyhtečeniâh AT ivanitskygk analítičnedoslídžennâmehanízmudeformuvannâtarujnuvannâkrapelʹvzsuvnihtečíâh AT tselenbya analítičnedoslídžennâmehanízmudeformuvannâtarujnuvannâkrapelʹvzsuvnihtečíâh AT radchenkonl analítičnedoslídžennâmehanízmudeformuvannâtarujnuvannâkrapelʹvzsuvnihtečíâh AT gozhenkolp analítičnedoslídžennâmehanízmudeformuvannâtarujnuvannâkrapelʹvzsuvnihtečíâh |
| first_indexed |
2025-12-17T13:55:36Z |
| last_indexed |
2025-12-17T13:55:36Z |
| _version_ |
1851763968375259136 |
| spelling |
oai:ojs2.ihenasgovua.s43.yourdomain.com.ua:article-4282021-06-23T08:36:48Z ANALYTICAL STUDY OF THE MECHANISM OF DROPLET DEFORMATION AND BREAKUP IN SHEAR FLOWS АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ КАПЕЛЬ В СДВИГОВЫХ ТЕЧЕНИЯХ. АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДЕФОРМУВАННЯ ТА РУЙНУВАННЯ КРАПЕЛЬ В ЗСУВНИХ ТЕЧІЯХ Ivanitsky, G.K. Tselen, B.Ya. Radchenko, N.L. Gozhenko, L.P. The problem of drop deformation and breakup in shear flow represents academic and practical interest and has attracted close attention over the intervening decades. Drop breakup is important for a wide range of engineering and biomedical applications including production and processing of emulsions, aerosols, etc. Although drop breakup operations are widely used in various industries, however, till quite presently there is no unequivocal treatment of the physical mechanism, which causes the fragmentation of dispersions in shear flows. In this paper the principles of constructing a mathematical model, which predicts the evolution of initially spherical droplet in shear flows of viscous liquid over a wide range of flow regimes as well physical parameters of both liquid phases, are considered. A mathematical model is presented that describes the deformation of a single drop suspended in another immiscible liquid under the combined action of three forces, namely, hydrodynamic force, capillary force and dissipative viscous force. The influence of each of these forces on the process of droplet deformation is discussed in the paper. The focus of the study is to more deeply analyze the dynamics of droplet deformation in shear flows and the transitional effects associated with current droplet shapes. Particular attention is paid to the analysis of critical conditions for the onset of irreversible deformation of droplets, which leads to their destruction. The deformed droplet is assumed to be in the form of prolate ellipsoid of revolution. The drop deformation is regarded as motion of the centers mass of the half-drops, symmetrical with respect to the drop center. The results of numerical calculations for droplet deformation in shear flows in comparison with experimental data of other authors are presented. A simple criterion for destruction of droplets in shear flows has been obtained. The results of the analysis confirm the reliability of the model and the competency of the assumption made. The model is able to predict the nature of droplet deformation and the conditions for their destruction in shear flows with known operating parameters with a greater degree of accuracy than the existing empirical relationships. Проблема деформации и разрушения капель в сдвиговых потоках, представляющая несомненный научный и практический интерес, привлекала пристальное внимание в последние годы. Операции, связанные с разрушением жидких дисперсий широко используются в инженерных и биомедицинских приложениях, включая производство и переработку эмульсий, аэрозолей и т.д. Хотя операции гомогенизации широко используются в различных отраслях промышленности, тем не менее, до настоящего времени нет однозначной трактовки физического механизма, который вызывает разрушения жидких дисперсий в сдвиговых потоках. В данной статье рассматриваются принципы построения математической модели, которая предсказывает эволюцию изначально сферической капли в сдвиговых потоках вязкой жидкости в широком диапазоне режимов течения, с учетом физических параметров обеих жидких фаз. Представлена математическая модель, описывающая деформацию капли, находящейся в другой несмешивающейся жидкости, под совместным действием трех сил, а именно, гидродинамической силы, капиллярной силы и силы диссипативной вязкости. В статье обсуждается влияние каждой из этих сил на процесс деформации капли. Исследование выполнено с целью проведения детального анализа кинетики деформации капель в сдвиговых потоках и переходных эффектов, связанных с формами капель. Особое внимание уделено анализу критических условий возникновения необратимой деформации капель, приводящей к их разрушению. Предполагается, что деформированная капля имеет форму вытянутого эллипсоида вращения. Под деформацией капли понимается движение центров масс полукапель, симметричное относительно центра капли. Приведены результаты численных расчетов деформации капли в сдвиговых потоках в сравнении с экспериментальными данными других авторов. Получен простой критерий разрушения капель в сдвиговых потоках. Результаты анализа подтверждают достоверность модели и справедливость принятых допущений. Модель способна прогнозировать закономерности деформации капель и условия их разрушения в сдвиговых потоках при заданных теплофизических параметрах фаз с большей степенью точности, чем существующие эмпирические зависимости. Представлено математичну модель, що описує деформацію краплі рідини, яка перебуває у зсувному потоці іншої рідини. Приймається, що деформована крапля має форму витягнутого еліпсоїда обертання. Отримано простий критерій руйнування крапель в зсувних потоках. Модель дозволяє прогнозувати поведінку деформованих крапель в зсувних потоках в широкому діапазоні режимів течії і теплофізичних параметрів обох рідких фаз. Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine 2021-03-04 Article Article application/pdf https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/428 10.31472/ttpe.1.2021.4 Thermophysics and Thermal Power Engineering; Vol 43 No 1 (2021): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 30-37 Теплофизика и Теплоэнергетика; Vol 43 No 1 (2021): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 30-37 Теплофізика та Теплоенергетика; Vol 43 No 1 (2021): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 30-37 2663-7235 uk https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/428/358 |