Динамика потока жидкости на (и вне) наклонных волокнах
Конструкция сеток, используемых для сбора чистой воды из тумана или росы, где ее количество ограничено, основана на понимании того, как вода конденсируется на волокнах и попадает в сборные резервуары. Атефе Пур Карими, аспирантка Института тепло- и массообмена Ахенского университета (Германия), а также ее руководители и коллеги подробно проанализировали динамику этого типа потока и опубликовали свои выводы в разделе "Специальные темы" Европейского физического журнала.
Рис. Капли масла, образующиеся на волокне и падающие с него, демонстрируют два различных механизма. Кредит: Бенуа Шайд / The European Physical Journal Special Topics (2025). DOI: 10.1140/epjs/s11734-024-01457-z
Формирование капель в текущей пленке контролируется взаимодействием гравитации, поверхностного натяжения, инерции и вязких сил. Математически это поведение можно описать как хаотическое, с небольшими изменениями параметров, приводящими к непредсказуемому поведению. Учёные изучали процесс, используя масло, стекающее по наклонным волокнам под действием силы тяжести, и изменяя толщину пленки и угол наклона.
Масло стекает по волокнам в виде плоской пленки, прежде чем собраться в шарики или капли. Они либо останутся стабильными на волокнах, столкнутся и сольются, либо просто вырастут, пока не станут достаточно большими, чтобы отделиться и упасть.
В процессе эксперимента было определено новое угловое соотношение Φ, чтобы охарактеризовать форму капли, и использовать его для точного прогнозирования поведения каждой капли в отдельности. Предполагается, что значение Φ, а следовательно, и поведение каждой капли, определяется доминирующей силой, влияющей на ее формирование.
