Молекулярное моделирование взаимодействия малых шаровых и несферических частиц с рельефным телом

Abstract

Разработаны оригинальные математические модели, численные алгоритмы расчета и управления взаимодействием аэрозольных течений с твердыми телами различной степени гидрофобности. Поведение атомов твердого тела определяется температурой и физическими свойствами материала. Получены результаты параметрических исследований влияния рельефа и температуры на коэффициенты восстановления скорости частиц, диаграмму направленности отраженных частиц при ударе о рельефное тело. Параметры удара капель соответствуют числам Вебера в реальных условиях. Результаты сопоставлены с данными других исследователей. Получены значения коэффициентов взаимодействия частиц воды с рельефным твердым телом в предположении, что характерные размеры рельефа поверхности значительно превышают размеры молекул. Помимо геометрических параметров рельефа обтекаемого тела на прилипание потока влияет коэффициент растекания – отношение сил адгезии к когезии, который связывает характерные значения энергий взаимодействия молекул с краевым углом смачивания. На основании полученных в работе экспериментальных данных созданы оригинальные математические модели молекулярных процессов, сопровождающих кристаллизацию переохлажденных метастабильных капель в задачах противодействия обледенению летательных аппаратов. Controlling the interaction of small particles of aerosol flows with a solid body is of interest in a wide range of practical applications. Original mathematical models, numerical algorithms for calculating and controlling the interaction of aerosol flows with solids of varying degrees of hydrophobicity have been developed. The behavior of solid atoms is determined by the Debye temperature, molar mass, and temperature. The results of parametric studies of the effect of relief and temperature on the recovery coefficients of particle velocity, the pattern of reflected particles when they impinge a relief body are obtained. The results are compared with data from other researchers. The values of the coefficients of the interaction of water particles with a corrugated solid are obtained under the assumption that the characteristic dimensions of the surface relief λ, h (Fig.) significantly exceed sizes of the molecules.