English

 Вы смотрите архивную версию сайта ФГУП "ЦАГИ", перейти на действующий сайт

12.03.2010

18.03.2010
Экспериментальное исследование деформации струи воды, набегающим воздушным потоком
Динамика микро- и макрообъемов жидкости, сброшенных с самолета в набегающем воздушном потоке

Авторы: Леухин В.А. (МФТИ), Болдырев А.А., Шорыгин О.П. (Филиал ФГУП ЦАГИ) Экспериментальное исследование деформации струи воды набегающим воздушным потоком

В настоящее время все более актуальна проблема пожаротушения на больших площадях в малонаселенных или труднодоступных местах. Опыт применения при тушении больших самолетов типа Ил-76 показал, что кромку пожара не видно из-за задымления, а полет над пожаром на низкой высоте невозможен из-за восходящих потоков. Таким образом, необходимо затянуть процесс распыления воды в воздухе, чтобы максимально высоко поднять самолет над пожаром. Локализация лесного пожара осуществляется путем создания перед фронтом огня полосы орошения, которая препятствует дальнейшему его распространению. Чем длиннее создаваемая полоса орошения, тем эффективнее борьба с огнем. Иногда же наоборот требуется сбросить объем воды без распыления, например при торфяных пожарах. Соответственно нам необходимо научиться управлять временем существования струи как единого целого.

В данной работе была исследована структура водяной струи на начальной стадии ее распыления. Для чего была разработана специальная экспериментальная установка, позволяющая изучить основные физические процессы деформации и распыления элемента водяной струи воздушным потоком.

В результате экспериментов были получены следующие закономерности:

  • струя деформируется, расширяясь в поперечном относительно потока направлении при сохранении своей целостности и лишь затем, когда ее толщина становится малой, распадается на отдельные фрагменты:
  • продолжительность деформации порции воды до ее разрушения пропорциональна ее начальной длине в продольном по потоку направлении, обратно пропорциональна скорости потока и практически не зависит от ее исходной формы.
  • геометрия люка практически не влияет на время деформации при неизменной длине люка в направлении движения самолета.

Полученные соотношения дают возможность оценить высоту струи до начала ее разрушения и определить максимальную высоту полета при тушении пожара концентрированной струей.

Автор: Кудров М.А. (МФТИ, ЦАГИ) Динамика микро- и макрообъемов жидкости, сброшенных с самолета в набегающем воздушном потоке

Изучение динамики жидкости в набегающем газовом потоке необходимо при решении таких задачах как пожаротушение, предотвращение и локализация последствий нефтяного и промышленного загрязнений окружающей среды, распыление удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве или при борьбе с эпидемиями, визуализация вихревого следа самолета, предсказание землетрясений и др. Размеры жидкой фракции в этих задачах меняются в большом диапазоне — от микрообъемов (характерный размер капли в вихревом следе составляет 1 мкм) до макрообъемов (при пожаротушении с самолета Бе-200 сбрасывается до 12 м3 воды).

При пожаротушении с самолета производится сброс макрообъема жидкости.

В работе численно исследуется влияние отдельных параметров (скорость набегающего потока, длина и ширина начальной формы жидкости) на процесс деформации, дробления и срыва капель.

Изучение динамики микрообъема жидкости (капель) находит применение, например, при решении задачи визуализации вихревого следа. На форму вихря сильное влияние оказывает рельеф местности. В работе построена модель вихревого аэрозольного следа с учетом рельефа местности. Вбрасываемые в вихрь капли могут быть заряжены, и на их поведение оказывает влияние электрическое поле Земли. На основе теории Ми построено распределение рассеянного излучения.

Новости ЦАГИ