Эксперименты показывают, что в медленных и скоростных потоках кипение существенно различно: в первых жидкость кипит на стенках, во вторых - в объеме. В скоростных потоки кипение на порядки интенсивнее. При моделировании быстрых и медленных потоков свободные параметры модели (числа пузырьков) приходится задавать различающимися на порядки. При моделировании скоростных потоков разного типа: разгерметизации сосудов и сопловых течений - числа пузырьков также выбираются различающимися на порядки.
В работе высказана гипотеза, согласно которой, кипение в обоих типах потоков начинается одинаковым образом - на стенках. Однако в скоростных потоках число пузырьков увеличивается на порядки в результате дробления. Интенсивное дробление приводит к тому, что система быстро "забывает" начальное число пузырьков, и кипение становится объемным.Этот подход открывает путь к построению единой модели кипящей жидкости. |
Для проверки гипотезы была составлена математическая модель, учитывающая возможность разрушения пузырьков за счет неустойчивости, развивающейся под действием центробежных ускорений поверхности пузырька. С ее помощью рассчитан процесс разгерметизации сосуда высокого давления. Расчеты показали, что при любом малом начальном числе пузырьков их количество выходит на один и тот же уровень через 1 мс после разгерметизации. Процесс дробления происходит в "самоподдерживающихся волнах детонации".
Исследована стационарная структура волн детонации во вскипающей жидкости. Предложена схема волны, состоящая из двух элементов: ударной волны и зоны релаксации.
Расчеты истечения вскипающей жидкости через сопла Лаваля показали, что в них периодически возникают волны детонации, и поэтому сопловые потоки должны сопровождаться существенными колебаниями параметров.