Исследование структуры течения, турбулентности и интенсификации теплообмена в пристенных пузырьковых течениях при наличии дробления и коалесценции пузырьков.

Гидродинамика и теплообмен двухфазных пузырьковых потоков существенно зависит от структуры газовой фазы. Путем изменения дисперсного состава газовой фазы можно получать различные характеристики течения и управлять интенсивностью процессов гидродинамики и теплообмена.В работе будет проведено совместное экспериментальное и численное исследование влияния внутреннего размера канала, среднего размера пузырей, физических характеристик жидкости и числа Рейнольдса потока (его скорости) на локальную структуру, турбулентность жидкости и теплообмен в опускном и восходящем пузырьковом потоке, в том числе и при наличии внезапного расширения трубы. Предполагается исследование осредненных и пульсационных характеристик потока с использованием метода Particle Image Velocimetry-PIV, разработанного в ИТ СО РАН. Локальное газосодержание двухфазного потока будет выполняться с применением хорошо апробированного контактного зондового метода. Размер пузырьков будет измеряться Planar Light Image Fluorescence-PLIF методом. Для измерения теплообмена запланировано использование ИК-термографии. Будут проведены одновременные измерения осредненных и пульсационных скоростей несущего потока, скорости пузырей, локального газосодержания и теплообмена. Численная часть проекта будет использовать разработанный ранее участниками проекта численный код для расчета пузырьковых турбулентных полидисперсных течений при наличии дробления и коалесценции газовых пузырьков Pakhomov and Terekhov (Int. J. Heat Mass Transfer, 2016).Основное внимание в предлагаемом проекте будет уделено исследованию возможности управления турбулентной структурой и интенсификацией теплопереноса в газожидкостном пристенном течении жидкости при добавлении газовых пузырьков. Локальная структура течения, модификация турбулентности и теплообмена двухфазных газожидкостных потоков существенно зависит от параметров газовой фазы. Путем изменения параметров дисперсного состава газовой фазы (диаметр пузырьков и их концентрация) можно эффективно управлять турбулентной структурой течения и интенсивностью теплообмена.В результате выполнения проекта будет получена база новых экспериментальных данных, на основе которой, в рамках проекта, будут протестирована математическая модель, разработанная участниками проекта.