Влияние термокапиллярных эффектов на характеристики течения нагреваемой пленки жидкости

Выполнено экспериментальное исследование формирования термокапиллярных структур и их взаимодействия с волнами на поверхности стекающей нагреваемой пленки жидкости при малых и умеренных числах Рейнольдса (0,1 < Re < 50). Впервые структуры типа Б зафиксированы в условиях безволнового течения при малых значениях чисел Рейнольдса (Re = 0,1 - 5). Установлено, что структуры типа Б реализуются при малых числах Марангони в условиях малых значений градиентов температуры на поверхности пленки в широком диапазоне изменения числа Рейнольдса и физических свойств жидкости (числа Капицы). В результате экспериментального исследования воздействия периодических искусственных возмущений на нагреваемую пленку жидкости при малых числах Рейнольдса показано, что развитие инициированных термокапиллярных возмущений типа А приводит к перемещению струй и воздействует на контактную линию, ограничивающую сухое пятно. Установлено, что искусственные возмущения при достаточно высоких тепловых потоках оказывают существенное влияние на изменение структуры течения и способствуют повторному орошению сухих зон. Показано, что под действием термокапиллярных сил происходят деформация трехмерных волн и переход к струйному течению. Проведено исследование взаимодействия трехмерных волн с термокапиллярными структурами двух типов, в результате которого установлено, что при достижении определенного значения градиента температуры на поверхности пленки жидкости в области передней кромки нагревателя характер течения изменяется. Обнаружено, что в результате взаимодействия гидродинамических волн с термокапиллярными структурами возрастает значение плотности теплового потока, соответствующее появлению первого устойчивого сухого пятна. Впервые выявлен и детально исследован новый механизм воздействия на пленочное течение, приводящий к повышению его устойчивости к разрыву. Данный результат является важным, так как обнаруженный способ повышения устойчивости пленок жидкости при определенных режимных параметрах ее течения может быть использован в промышленных установках.