procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»10.34822/1999-7604-2021-2-53-59procyber-364Research ArticleФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИPhysics and MathematicsЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕУСТОЙЧИВЫХ РЕЖИМОВ ТЕЧЕНИЯ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ЖИДКОЙ ПЛЕНКИNUMERICAL SIMULATION OF UNSTABLE FLOW REGIMES OF A NON-ISOTHERMAL LIQUID FILMПрокудинаЛ. А.ProkudinaL. A.ВихиревМ. П.VikhirevM. P.

E-mail: vikhirevmp@susu.ru

E-mail: vikhirevmp@susu.ru

Южно-Уральский государственный университет, ЧелябинскРоссияSouth Ural State University, ChelyabinskRussian Federation20213006202102 (42)5359Copyright © Прокудина Л.А., Вихирев М.П., 20212021Прокудина Л.А., Вихирев М.П.Prokudina L.A., Vikhirev M.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/364

В работе представлены результаты численного моделирования течения тонкого слоя жидкости со свободной поверхностью при умеренных числах Рейнольдса в рамках дифференциального уравнения в частных производных для состояния свободной поверхности пленки. Коэффициенты уравнения включают различные физико-химические факторы, в частности поверхностное натяжение и градиенты температуры. Проведены вычислительные эксперименты для тонкого слоя вязкой жидкости; исследованы режимы свободного стекания, испарения, противотока. Найдены значения волновых характеристик. Выделены течения жидкой пленки с максимальным значением инкремента, такие режимы зафиксированы в экспериментальных исследованиях других ученых. Представлены результаты моделирования на Python волновой поверхности жидкой пленки. Полученные результаты моделирования могут быть использованы при конструировании или модернизации существующего оборудования, а также при разработке технологических процессов в пленках жидкости.

The paper presents the results of numerical simulation of the flow of a thin liquid layer with a free surface. The simulation was performed at moderate Reynolds numbers within the framework of the partial differential equation for the state of the free surface of the film. Equation coefficients include various physicochemical factors, namely surface tension, and temperature gradients.Computational experiments are carried out for a thin layer of a viscous liquid. The modes of free runoff, evaporation and counter flow are investigated. The values of the wave characteristics are found. The flows of a liquid film with the maximum value of the growth rate are identified. Such modes have been recorded in experimental studies by other scientists. The results of modeling the wave surface of a liquid film in Python are presented. The results can be used in the design or modernization of existing equipment, as well as in the development of technological processes in liquid films.

испарениежидкая пленкапостоянное касательное напряжениенеустойчивостьпараметр Марангониумеренные числа Рейнольдса.evaporationliquid filmconstant shear stressinstabilityMarangoni numbermoderate Reynolds numbers.ReferencesАктершев С. П., Алексеенко С. В. Волновое течение пленки конденсата // Теплофизика высоких температур. 2014. № 1. С. 84–92.Актершев С. П., Алексеенко С. В. Волновое течение пленки конденсата // Теплофизика высоких температур. 2014. № 1. С. 84–92.Актершев С. П., Алексеенко С. В. Волновое течение испаряющейся пленки жидкости // Известия Томского политехнического университета. 2014. № 4. С. 6–14.Актершев С. П., Алексеенко С. В. Волновое течение испаряющейся пленки жидкости // Известия Томского политехнического университета. 2014. № 4. С. 6–14.Бурмистрова О. А. Устойчивость вертикальной пленки жидкости с учетом эффекта Марангони и теплообмена с окружающей средой // Прикладная механика и техническая физика. 2014. № 3. С. 17–25.Бурмистрова О. А. Устойчивость вертикальной пленки жидкости с учетом эффекта Марангони и теплообмена с окружающей средой // Прикладная механика и техническая физика. 2014. № 3. С. 17–25.Subramaniam V., Garimella S. Numerical Study of Heat and Mass Transfer in Lithium Bromide-Water Falling Films and Droplets // International Journal of Refrigeration. 2014. Vol. 40. P. 211–226.Subramaniam V., Garimella S. Numerical Study of Heat and Mass Transfer in Lithium Bromide-Water Falling Films and Droplets // International Journal of Refrigeration. 2014. Vol. 40. P. 211–226.Rahimzadeh A., Ahmadian-Yazdi M.-R., Eslamian M. Experimental Study on the Characteristics of Capillary Surface Waves on a Liquid Film on an Ultrasonically Vibrated Substrate // Fluid Dynamics Research. 2018. Vol. 50, № 6.Rahimzadeh A., Ahmadian-Yazdi M.-R., Eslamian M. Experimental Study on the Characteristics of Capillary Surface Waves on a Liquid Film on an Ultrasonically Vibrated Substrate // Fluid Dynamics Research. 2018. Vol. 50, № 6.D’Alessio S. J. D., Seth C. J. M. P., Pascal J. P. The Effects of Variable Fluid Properties on Thin Film Stability // Physics of Fluids. 2014. Vol. 26, № 12.D’Alessio S. J. D., Seth C. J. M. P., Pascal J. P. The Effects of Variable Fluid Properties on Thin Film Stability // Physics of Fluids. 2014. Vol. 26, № 12.Прокудина Л. А. Влияние неоднородности поверхностного натяжения на волновое течение жидкой пленки // Инженерно-физический журнал. 2014. № 1. C. 158–166.Прокудина Л. А. Влияние неоднородности поверхностного натяжения на волновое течение жидкой пленки // Инженерно-физический журнал. 2014. № 1. C. 158–166.Прокудина Л. А. Моделирование влияния градиентов температуры на состояние свободной поверхности жидкой пленки // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер.: Математическое моделирование и программирование. 2014. № 2. С. 118–123.Прокудина Л. А. Моделирование влияния градиентов температуры на состояние свободной поверхности жидкой пленки // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер.: Математическое моделирование и программирование. 2014. № 2. С. 118–123.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.