Экспериментальные исследования
Изучение турбулентных течений эластовязкопластичных жидкостей с использованием современных оптических методов измерения.
Экспериментальная часть проекта
В рамках проекта исследуются течения эластовязкопластичных жидкостей в прозрачной цилиндрической трубе. В качестве модельной среды используются растворы Carbopol, обладающие пределом текучести и выраженными неньютоновскими свойствами.
Эксперименты позволяют изучать влияние реологических характеристик жидкости на структуру потока, распределение скорости, формирование застойных зон и механизмы перехода от ламинарного режима к турбулентному.
Экспериментальная установка
Схема экспериментальной системы для исследования течения эластовязкопластичных жидкостей в прозрачной цилиндрической трубе.
Установка включает прозрачную рабочую секцию, систему подачи жидкости, насос, расходомер, теплообменник и измерительный блок.
Прозрачная труба позволяет выполнять оптические измерения без вмешательства в структуру потока и получать высокоточные данные о распределении скорости.
Методы измерений
PIV
Particle Image VelocimetryМетод визуализации движения частиц, позволяющий получать пространственное распределение скорости и анализировать структуру потока.
LDA
Laser Doppler AnemometryВысокоточный лазерный метод измерения локальной скорости потока и регистрации турбулентных флуктуаций.
Принцип работы метода PIV
Метод основан на освещении потока лазерным световым листом и последовательной регистрации положения частиц камерой.
Сравнение двух последовательных изображений позволяет определить скорость движения жидкости в каждой точке исследуемой области.
Реометрический комплекс для определения вязкости, предела текучести и параметров модели Гершеля–Балкли.
Реологическая характеристика рабочих жидкостей
Перед проведением гидродинамических экспериментов выполняется исследование реологических свойств рабочих жидкостей с использованием ротационного реометра.
В ходе измерений определяются зависимость вязкости от скорости сдвига, величина предела текучести и параметры модели Гершеля–Балкли.
Полученные данные используются для расчёта характеристик течения и анализа поведения эластовязкопластичных жидкостей в трубе.
Научное значение экспериментов
Полученные данные используются для спектрального и статистического анализа, сопоставления с теоретическими моделями и последующего численного моделирования.
Это позволяет сформировать комплексное представление о влиянии концентрации Carbopol, числа Рейнольдса и параметров реологической модели на развитие турбулентности в неньютоновских жидкостях.