Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Все запланированные с июня 2018 г. по май 2019 г. работы выполнены. В соответствии с планом ниже кратко перечислены основные результаты: (I) При анализе условий и интегральных характеристик отскока, коагуляции, фрагментации и распада капель жидкостей при соударениях в газовой среде определены основные преимущества и ограничения бесконтактных средств регистрации и оптических методов по сравнению с контактными. Разработаны корректирующие алгоритмы и коэффициенты для адекватной регистрации. Созданы методики комбинированного применения Planar Laser Induced Fluorescence (PLIF), Laser Induced Phosphorescence (LIP), Particle Image Velocimetry (PIV), Stereo PIV, Micro PIV, Tomo PIV, Interferometric Particle Imagine (IPI), Shadow Photography (SP) и специализированных алгоритмов слежения в Tema Automotive, Phantom Viewer, PCC Viewer и др. Основное внимание уделено особенностям регистрации эффектов отскока, коагуляции, дробления и фрагментации в многофазных и многокомпонентных газопарокапельных средах (начиная с потока воздуха и заканчивая смесью дымовых газов с твердыми частицами и воздухом). Выполнен анализ влияния основных характеристик газового потока и капель на условия и характеристики столкновений капель (отскок, коагуляция, фрагментация, измельчение) на основе полей скорости, температурных и концентрационных полей. (II) Разработаны экспериментальные методики исследования основных характеристик торможения, трансформации поверхности и распада капли жидкости при натекании газового потока и движении через последний с применением высокоскоростной видеорегистрации и специализированных программных комплексов, позволяющих выполнять непрерывное слежение за динамическим объектом. Методики отличаются от известных применением современных средств видеорегистрации и обработки кадров, а также возможностью проведения исследований процессов торможения и фрагментации капель жидкостей при разных схемах воздействия газового потока (сонаправленно, противоположно, перпендикулярно траектории движения), варьированием широкой группы параметров (свойства жидкости; размеры капли; скорость движения капли; скорость движения потока; температура потока; влажность потока; ламинарный и турбулентный режимы движения потока (закручивание)). Проведена видеорегистрация процессов торможения, трансформации поверхности и распада капли жидкости при натекании газового потока и движении через последний. Получена достоверная база экспериментальных значений. (III) Разработаны экспериментальные методики эффектов сближения и удаления капель за счет аэродинамических сил и фазовых превращений. Методики разработаны для разных условий при последовательном и параллельном движении, а также применении группы комбинированных схем. Регистрировалось расстояние между каплями, как функция от времени и варьируемых параметров. Варьируемые параметры: размеры и количество капель, схема расположения (последовательно, параллельно, комбинированная схема), скорость движения капель и потока, температура и влажность потока, ламинарный и турбулентный режимы движения потока (закручивание), свойства жидкости. Выполнена высокоскоростная видеорегистрация исследованных процессов. Получены соответствующие зависимости и аппроксимационные выражения. (IV) Разработаны экспериментальные методики для формирования статистической базы данных условий, характеристик и последствий столкновений капель жидкости в составе аэрозоля при смешении с газовыми потоками с учетом влияния фазовых превращений. Основные решенные задачи при разработке методик: проведена регистрация режимов столкновений капель жидкости; выполнено исследование влияния группы факторов на последствия столкновений капель жидкости; обобщение результатов опытов; проведены критериальная и безразмерная обработка. Выполнена высокоскоростная видеорегистрация исследованных процессов. Регистрируемые параметры: число столкновений, последствия, режимы, закономерности, вероятности. Варьируемые параметры: размеры и концентрация капель, угол столкновения, скорость движения капель и газов, температура и влажность потока, ламинарный и турбулентный режимы движения потока (закручивание), свойства жидкости (в сравнении с известными данными для воды, глицерина, эмульсий, растворов и суспензий). (V) Разработаны экспериментальные методики изучения механизмов, режимов и основных закономерностей столкновений двух капель жидкостей с использованием высокоскоростной видеорегистрации для объяснения причин столкновений капель в аэрозоле и прогнозирования условий в реальных технологических приложениях. Основные решенные задачи: выполнена регистрация режимов столкновений капель жидкостей; проведено сравнение характеристик этих режимов с известными экспериментальными данными; определено влияние группы факторов и параметров на последствия столкновений; обобщение результатов опытов; выполнена критериальная и безразмерная обработка; проведено сравнение отличий для многокомпонентных и однородных капель, а также отличий для многофазных и однородных газовых потоков. (VI) Разработаны экспериментальные методики исследований механизмов и режимов перегрева, фрагментации и распада капель жидкостей при интенсивном нагреве. Основные решенные задачи: выполнена регистрация предельных условий нагрева для интенсивной фрагментации и распада капель; проведена регистрация последствий фрагментации и распада капель; определены свойства жидкостей и состав компонентов, способствующих фрагментации и распаду капель; изучено влияние группы факторов на условия и характеристики фрагментации и распада капель. Использованы капли воды, эмульсии, суспензии, двухжидкостные капли без перемешивания. Регистрируемые параметры: время нагрева, температура и тепловой поток, количество и размеры образующихся капель. Варьируемые параметры: размеры капель, концентрации и свойства компонентов, ПАВ, схема и температуры нагрева, параметры газового потока, перемешанные и неперемешанные жидкости в составе капли, специализированные добавки и типичные примеси. (VII) Создана группа физических и математических моделей процессов движения капель жидкостей в газовых средах с учетом исследованных эффектов торможения, распада, фрагментации. Блоки теоретических исследований включали: моделирование движения капель в однородных и многофазных газовых средах с учетом действия всех основных сил; моделирование движения аэрозоля в газовой среде; моделирование столкновений капель жидкостей и прогнозирование последствий; моделирование перегрева и распада капель при интенсивном нагреве. Регистрируемые параметры: размеры, скорости и траектории движения капель, характеристики их распада. Варьируемые параметры: размеры и скорости движения капель, свойства и состав капель, скорости и состав газов. Основной результат – разработана модель движения капли в воздушном потоке с учетом всех основных действующих сил (тяжести и аэродинамического сопротивления, подъемной силы, молекулярных, электрического притяжения, Магнуса, турбофореза, термофореза и др.), эффектов (несферичности, внутренних течений, турбулентности несущей среды, сжимаемости последней, концентрации дисперсной фазы, нестационарности движения, фазовых превращений и др.) и ее столкновения (отскок, коагуляция, фрагментация, дробление) с соседними каплями. (VIII) Выполнено численное и экспериментальное исследование влияния перечисленных сил, эффектов, процессов на отскок, коагуляцию, фрагментацию, дробление капель. Изучение на основе экспериментальных и теоретических результатов механизмов, режимов, условий, характеристик процессов отскока, коагуляции, дробления и фрагментации капель. Сформирована информационная база аппроксимационных выражений, зависимостей, диаграмм, корректирующих коэффициентов для использования при развитии математических моделей исследованных процессов. (IX) Подготовлены и направлены в редакции международных и российских (Доклады РАН, серия «Механика»; Прикладная механика и техническая физика; Письма в ЖТФ; ЖТФ и др.) журналов (индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of Science) и «Скопус» (Scopus)) статьи в соответствии с взятыми обязательствами. 9 статей приложены к отчету, 2 из них опубликованы в международных журналах, входящих в 1 квартиль в соответствии с базой данных https://www.scimagojr.com/: Journal of Heat Transfer, Chemical Engineering Research and Design. Из наиболее значимых, находящихся на рецензировании, можно выделить статьи в журналах, также входящих в 1 квартиль по https://www.scimagojr.com/: Microgravity Science and Technology, Powder Technology. (X) Выполнена апробация результатов исследований на ведущих всероссийских и международных научных мероприятиях: XXV Всероссийский семинар с международным участием по струйным, отрывным и нестационарным течениям; VII Российская Национальная конференция по теплообмену; VIII Международная молодежная научная конференция «Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики - 2018»; XV Всероссийская школа-конференция молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики»; XXIII Международном научном симпозиуме студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр»; 4th World Congress on Momentum, Heat and Mass Transfer (MHMT'19), 4th International Conference on Multiphase Flow and Heat Transfer; Международная молодежная научная конференция «Тепломассоперенос в системах обеспечения тепловых режимов энергонасыщенного технического и технологического оборудования». Получены подтверждения о включении 6 докладов в программы конференций, симпозиумов и конгрессов: XXII Школа-семинар молодых ученых и специалистов под руководством академика А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках»; XXI Международная конференция по Вычислительной механике и современным прикладным программным системам; 11 MCS - 11th Mediterranean combustion symposium; XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики; Всероссийская конференция «XXXV Сибирский теплофизический семинар»; Всероссийская конференция с международным участием «XI Семинар ВУЗов по теплофизике и энергетике».

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В рамках выполненных исследований по проекту получены как фундаментальные, так прикладные результаты, которые имеют высокую значимость для развития механики взаимодействия капель и частиц между собой в газовых средах, т.е. для развития многофазных и многокомпонентных сред. В частности для жидкостей с разным компонентным составом и разными параметрами газовой среды установлены: границы режимов взаимодействия, распределения новообразующихся фрагментов жидкости (их принято называть child droplets или satelite droplets) по размерам, скоростям и траекториям движения, которые обобщены в виде безразмерных критериальных выражений и соответствующих зависимостей (через критериальные выражения с использованием чисел Рейнольдса, Вебера, Лапласа, Онезорге, капиллярности). Использованы жидкости: вода, эмульсии, суспензии, растворы, трех- и многокомпонентные составы. В качестве газовой среды рассмотрены: воздух при комнатной температуре, разогретый воздух, пар, парогазовая смесь. Также использованы частицы с разными размерами, гидрофильностью, гидрофобностью и другими характеристиками. В результате обработки экспериментальных данных получены аппроксимационные выражения для всех полученных кривых и зависимостей с учетом ключевых факторов. Основное внимание при формулировании таких выражений уделено учету взаимосвязи между числом Вебера, Онезорге, Капиллярности, углом атаки, соотношением размеров капель и другими основными характеристиками. Созданы модели с использованием собственных программных кодов в среде Matlab и коммерческих кодов в среде Ansys Fluent для описания процессов движения капли с учетом всех основных действующих сил, эффектов и ее столкновения с соседними каплями в составе капельного аэрозоля.Разработанная модель позволяет получить отклонения интегральных характеристик движения и испарения капель менее 30%. Научная новизна и практическая значимость результатов исследований состоит в том, что с использованием разработанной модели можно выполнять прогнозирование характеристик движения и испарения капель жидкостей при движении в различных температурных условиях. С применением известных методик экстраполяции можно прогнозировать условия испарения капли в более широком диапазоне и с учетом широкой группы факторов: несферичности, внутренних течений, турбулентности несущей среды, сжимаемости последней, концентрации дисперсной фазы, нестационарности движения, фазовых превращений, трансформации поверхности, а также столкновения капель в различных режимах (коагуляция, фрагментация, измельчение). Получены экспериментальные и теоретические результаты при изучении не только бинарных, но и групповых соударений. В частности, выполнена систематизация данных о большом количестве соударений капель, как элементов аэрозольного облака, жидкостей в газовой среде. Создана полная статистическая база характеристик соударений капель с учетом влияния широкой группы факторов: отношение размеров, относительная скорость движения, углы атаки, концентрации капель, их площади поверхности и формы, угловой и линейный параметры взаимодействия, типичные числа подобия (Вебера, Рейнольдса, Онезорге, Лапласа, капиллярности). Показано, что в случае соударений капель в составе аэрозоля имеет место большое рассеяние экспериментальных данных. Получены диаграммы для иллюстрации влияния всех изученных факторов, эффектов и параметров. Наиболее сильное влияние оказывали относительные размеры и скорости движения капель, а также безразмерные параметры взаимодействия (угловой и линейный). Таким образом, с применением классических карт режимов взаимодействия капель, например, β(We), B(We), Oh(We), Oh(Re) достаточно сложно описать диапазоны изменения параметров, в которых устойчиво реализуется только один режим взаимодействия. Во всех экспериментах регистрировались случаи не менее 2–3 соударений при идентичных значениях всех ключевых параметров. Этот результат иллюстрирует вероятностный характер взаимодействия капель и последствий соударений. При сравнении с данными других авторов, полученных в идеализированных условиях, т.е. при регистрации соударений только двух перемещающихся капель (феноменологический подход), установлены условия, при которых устойчиво происходят отскоки, коагуляция, дробление и разлет, а также диапазоны изменения параметров, в которых факторы влияют разнонаправленно. Поэтому при идентичных параметрах взаимодействия современные методики регистрации и обработки приводят к вероятностным результатам. Именно процедуры сравнения экспериментальных данных показывают целесообразность применения феноменологического и статистического подхода для более полного понимания физики взаимодействия капель в реальных газопарокапельных технологиях. В таком случае можно достоверно прогнозировать значения N и S1/S0 для любого режима взаимодействия и при любых параметрах (Rd, Ud, αd, γd, β, Ta, Td, We, Re, Oh, La, Ca), определяющих соотношения между силами инерции, трения, поверхностного натяжения, вязкости. Наибольшую ценность представляют аппроксимационные выражения, которые получены при выполнении сравнительного анализа теоретических и экспериментальных данных, в частности, β(We), B(We), Oh(We), Oh(Re). При этом получены данные зависимости для описания границ режимов соударений, а также количества вторичных капель при дроблении и группы относительных параметров, например, отношения размеров капель, отношения площадей поверхности жидкости. Например, в качестве типичного можно выделить полученное по результатам экспериментов общее математическое выражение для описания границ переходов (по числу Вебера We_кр) между четырьмя режимами (отскок, разлет, коагуляция, дробление) с учетом группы влияющих факторов: We_кр=α2•B^2•Oh^m2•Δ^n2•A^k2+α1•B•Oh^m1•Δ^n1•A^k1+α0•Oh^m0•Δ^n0•A^k0, где A, α2, α1, α0, m2, m1, m0, n2, n1, n0, k2, k1, k0 – коэффициенты аппроксимационного выражения для границ переходов между режимами (приведены в статьях для каждых из исследованных жидкостей и газовых сред), Oh - число Онезорге, B - линейный параметр взаимодействия, .Δ - отношение размеров капель. Также установлены границы режимов соударений с учетом значений чисел Вебера и Онезорге. Для каждой границы получено аппроксимационное выражение для применения в дальнейшем при математическом моделировании: We=A•Oh+C, где коэффициенты меняются в диапазонах A=499–502, C=18–25. Рост вязкости жидкости в диапазоне от 0.0014 Па•с до 0.0063 Па•с приводит к повышению средних размеров child droplets на 50%. Рост поверхностного натяжения жидкости в диапазоне от 0.0474 Н/м до 0.07269 Н/м приводит к повышению средних размеров child droplets на 60%. За счет обобщения экспериментальных данных определены зависимости средних размеров child droplets от числа Вебера и Онезорге. Также были получены аппроксимационные выражения для других параметров процессов соударений, в частности, длительности взаимодействия, количества и размеров вторичных капель, частоты соударений. Результаты исследований опубликованы в виде статей в международных журналах 1 квартиля: International Communications in Heat and Mass Transfer 2019. Vol. 101. pp. 21–25; Microgravity Science and Technology 2019. Vol. 31. pp. 487–503; Chemical Engineering Science 2019. Vol. 209, 115199; Fuel 2019. Vol. 255, 115751; Atomization and Sprays 2019 Vol. 29. No. 5. pp. 429–454; Chemical Engineering Science 2020. Vol. 220, 115639; Powder Technology 2020. Vol. 363. pp. 122–134; Applied Sciences 2020. Vol. 10, 942. Получены свидетельства на программы для ЭВМ: №2020612311 «Программа для изучения последствий взаимодействия капель жидкостей в газовой среде», №2020612395 «Программа для исследования режимов соударений капель жидкостей, эмульсий, растворов и суспензий в газовой среде», №2020612348 «Определение характеристик микро-взрывной фрагментации двухкомпонентной капли на подложке по перегреву воды до температуры кипения». Выполнены 6 докладов на конференциях, симпозиумах, семинарах в 2019 г.: XXII Школа-семинар молодых ученых и специалистов под руководством академика А.И. Леонтьева "Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках". 20.05.19 – 24.05.19, Москва, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана; XXI Международная конференция по Вычислительной механике и современным прикладным программным системам. 24.05.19 – 31.05.19, Алушта; 11 MCS - 11th Mediterranean combustion symposium. 16.06.19 – 20.06.19, Тенерифе, Испания; XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики. 19.08.19 – 24.08.19, Уфа; Всероссийская конференция «XXXV Сибирский теплофизический семинар». 27.08.19 – 29.08.19, Новосибирск, Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Всероссийская конференция с международным участием «XI Семинар ВУЗов по теплофизике и энергетике». 21.10.19 – 23.10.19, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. В 2020 г. заявки приняты для участия в работе следующих конференций: III международная конференция «Современные проблемы теплофизики и энергетики», Москва, «Московский энергетический институт» (НИУ «МЭИ»); XVI Минский международный форум по тепломассообмену, Минск, Национальная академия наук Беларуси и Институт тепло- и массобмена имени А.В. Лыкова НАН Беларуси. В связи с пандемией коронавируса сроки проведения всех конференций предварительно перенесены на конец 2020 года. Основная задача проекта в 2021 году состоит в подготовке монографии с ключевыми заключениями, результатами и выводами по проекту. Планируется обобщение результатов экспериментальных и теоретических исследований процессов соударений капель жидкостей в однокомпонентной газовой среде, парогазовой смеси, а также многокомпонентной смеси дымовых газов и паров.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Все запланированные научные результаты достигнуты в отчетном периоде. В частности, выполнено обобщение результатов экспериментальных и теоретических исследований (с применением критериальных выражений с использованием чисел Рейнольдса, Вебера, Онезорге, Бонда, капиллярности и др.) процессов движения различных по компонентному составу капель (на примере двухжидкостных не перемешанных капель, а также эмульсий, суспензий, растворов) в многофазной и многокомпонентной среде (на примере смеси продуктов сгорания, воздуха и других компонентов, соответствующих промышленным технологиям), варьирование основных параметров капельного аэрозоля и многофазной среды; установлены границы применимости разработанных математических моделей; сформулированы корректирующие методы и подходы; выделены безразмерные критерии для учета специфических закономерностей исследуемых процессов; разработаны рекомендации практического использования результатов исследований. Основное внимание уделено влиянию компонентного состава газовой среды (планируется работа с разными топливами для генерации продуктов сгорания и смесей с воздухом и парами) на характеристики движения, испарения и соударения капель жидкостей. Условия проведения экспериментов адаптированы для приложений в области топливных технологий, тепломассобменных установок, огневой и термической очистки жидкостей, а также химических технологий. Опубликованы статьи в международных журналах, входящих в 1 квартиль: International Journal of Heat and Mass Transfer, Chemical Engineering Research and Design, Powder Technology и др. В них приведены результаты теоретического и экспериментального изучения условий и характеристик соударений капель одно- и многокомпонентных жидкостей в газовых средах с варьируемыми параметрами (температура, давление, состав и др.), типичными для перспективных газопарокапельных приложений (распыление жидких и композиционных топлив, термическая и огневая очистка жидкостей от примесей, тепломассообменные системы и установки, перемешивание многокомпонентных и многофазных потоков). Основные результаты проекта, полученные в течение трех лет, приведены в монографии: Высокоморная О.В., Кропотова С.С., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Коагуляция, дробление и фрагментация капель жидкостей в многофазных и многокомпонентных газопарокапельных средах. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2021. 532 с. В монографии приведены представляющие наибольший, по мнению авторов, интерес результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов коагуляции, дробления и фрагментации капель жидкостей в многофазных и многокомпонентных газопарокапельных средах. Представлены известные модели и теоретические следствия. Изложены особенности и достижения современных экспериментальных методик. Рассмотрены наиболее перспективные подходы к изучению взаимодействия капель жидкостей в газовых средах с разным составом и параметрами. Выполнен сравнительный анализ перспективных технологий первичного и вторичного измельчения капель жидкостей за счет применения схем с их соударением между собой или твердыми стенками, ускоренного движения в газовой среде, микро-взрывного распада при нагреве. Монография предназначена для специалистов в области механики двухфазных и многокомпонентных потоков, научных сотрудников, аспирантов и студентов старших курсов. Электронная версия монографии приложена к отчету в разделе публикации. В ней представлены результаты исследований авторского коллектива по проекту в области: трансформации поверхности и распад капли жидкости при ее движении в газовой среде; коллективных и синергетических эффектов влияния соседних капель на условия и характеристики их движения в разогретой газовой среде с учетом фазовых превращений и химического реагирования на примере двух, трех и пяти капель при разных схемах взаимного расположения; бинарных соударений капель одно- и многокомпонентных жидкостей в газовых средах; соударений капель в аэрозольных потоках и газопарокапельных смесях; вторичного измельчения капель жидкостей в газовой среде. Из не вошедших в монографию и пока не опубликованных в виде статей ключевых результатов можно выделить: (I) С использованием комбинации высокоскоростной видеорегистрации и метода Particle Image Velocimetry изучены процессы смещения и перемешивания слоев жидкости при коагуляции, дроблении и разлете капель. Установлены значения скоростей конвекции (Uc) в каплях до и после соударений, вихревые контуры различного размера и в разных сечениях капель. Вычислены средние значения Uc. Исследовано влияние группы факторов (относительная скорость соударения, отношение размеров капель, число Вебера) на значения Uc. Наибольшее влияние (на 300-400%) на изменение Uc оказали изменение: Δ, Urel и We. При варьировании значения параметра B изменение Uc соответствовало диапазону 20–40%. В режиме дробления скорости конвекции возрастали в 8.65 раз, разлета – в 10.05 раз, а при коагуляции – в 10.46 раз. Показано, что скорость конвекции в каплях достигает максимальных значений на протяжении около 0.05 с с момента соударения, далее (через 0.29-0.37 с после столкновения) они уменьшаются до значений, соответствующих свободно падающей капле. (II) Получены результаты экспериментальных исследований соударений капель растворов с пониженным по сравнению с водой поверхностным натяжением и повышенной динамической вязкостью в высокотемпературной газовой среде. Установлено, что с увеличением температуры газовой среды от 20 °С до 200 °С смещается граница перехода между режимами. В частности, для режима дробления капель раствора Неонола АФ9-12 критические числа Вебера уменьшаются в 36 раз. Для раствора ПЭГ 6000 установлено уменьшение критических чисел We в 10 раз. Установлено, что при столкновении капель растворов с низким поверхностным натяжением в условиях нагрева до 200 оС дробление капель и образование вторичных капель происходит даже при малых числах Вебера (при которых для воды характерен только режим отскока). (III) Получены видеограммы процессов столкновений нагретых капель с иллюстрацией формирования границ раздела фаз внутри объединенной капли, полученной в результате коагуляции исходных. Выделена паровая зона, формирующаяся вследствие интенсивного испарения воды с поверхности двух контактирующих капель. Показано, что сталкивающиеся капли локализуют определенный объем пара при малых результирующих скоростях взаимодействия и, как правило, центричных ударах. Установлены значения основных характеристик таких паровых зон: времени существования внутри объединенной капли и размеров. Наиболее ценными результатами проведенных экспериментальных исследований является установление зависимостей характеристик паровой зоны от числа Вебера, относительной скорости взаимодействий и соотношения размеров капель, а также совместного влияния группы перечисленных факторов. (IV) Получены результаты экспериментальных исследований соударений капель при пересечении траекторий движения двух аэрозольных потоков воды в высокотемпературной воздушной среде. При создании аэрозольных потоков использовались две полосовые форсунки, расположенные под углом 45° друг к другу в одной плоскости. Генерируемый форсунками поток имел угол раскрытия 60°. Угол атаки капель (αd) варьировался от 0 до 90°, их радиусы – от 0.1 до 1 мм, скорости их движения – от 2 до 12 м/с. Показано, что повышение температуры привело к формированию большего количества вторичных фрагментов. Распределения вторичных фрагментов по размерам представлены для трех диапазонов отношения размеров исходных капель: Δ<0.3; 0.3<Δ<0.7; Δ>0.7. Выполнена оценка влияния столкновения капель на скорости изменения их размеров при температуре газовой среды Tg=20–400 °С. Проведено сравнение вклада этого фактора и испарения жидкости без взаимодействия капель между собой. (V) Определено влияние температуры жидкости на положение границ режимов соударений капель с твердыми частицами на соответствующих картах в координатах B(We). Выявлено влияние гидрофильности и гидрофобности твердых частиц на характеристики соударения с каплей воды. Установлены распределения по размерам вторичных фрагментов, формирующихся при соударении капли воды с твердой частицей, а также двух капель между собой. Выделены ключевые закономерности исследованных процессов для различных форм частиц и отношения размеров. (VI) Для границ переходов между режимами соударений на картах получены математические выражения, описывающие диапазоны изменения параметров взаимодействия капель и их свойства, при которых устойчиво реализуется переход от одного режима соударения к другому. При формулировании данных выражений применены полиномы второго порядка. В качестве переменных величин учтены соотношения размеров капель, число Вебера, Онезорге и параметры взаимодействия. Получена информационная база коэффициентов для приведенных в общем виде математических выражений, которые можно применять при прогнозировании границ переходов между режимами соударений капель. При этом можно использовать любой из двух рассмотренных подходов к разделению данных режимов. Результаты математической обработки экспериментальных данных имеют высокую научную и практическую значимость, так как создана информационная база коэффициентов для данных математических выражений, которые можно использовать для прогнозирования режимов соударений капель. Результаты исследований приведены для одно- и многокомпонентных капель с существенно отличающимися свойствами. Удовлетворительная корреляция экспериментально определенных границ режимов соударений и рассчитанных на основе сформулированных общих аппроксимационных выражений позволяет сделать вывод о том, что предложенный в настоящей работе подход к формулированию таких выражений может быть применен для различных компонентных составов жидкостей и условий соударений капель, т.е. можно существенно расширить диапазоны изменения чисел Вебера и Онезорге. (VII) Установлены критические условия и интегральные характеристики вторичного измельчения капель жидкостей при варьировании давления и температуры газовой среды в диапазонах: от 1 до 5 атм и от 20 до 200 °С. Опыты выполнены с каплями воды при начальной температуре от 20 °C и 80 °C. Регистрировались углы столкновения капель, размеры и скорости их движения в газовой среде. Выделены типичные режимы столкновений: отскок, коагуляция, разлет и дробление. Увеличение критических чисел Вебера для реализации дробления при P=3 атм составило от 31 до 39% в зависимости от значения B сравнительно с необходимых значений We при P=1 атм. Для P=5 атм данный показатель составил от 53 до 59%. Это означает, что при увеличении давления газовой среды необходимо также повышать давление впрыска жидкости технологическими устройствами. Нагрев воды на границе газ-жидкость сопровождался снижением величины поверхностного натяжения жидкости, что и стало причиной уменьшения критических чисел Вебера. При столкновении капель в газовой среде с температурой 100 и 200 °С установлено увеличение свободной поверхности вторичных фрагментов для всех исследованных значений давления газовой среды. При давлении P=1 атм значения S1/S0 в случаях повышения температуры газовой среды до 100 и 200 °С увеличились, соответственно, на 7–10% и 10–16% относительно установленных значений при T=20 °С. При P=3 атм и нагреве газовой среды рост S1/S0 составил 5–8% и 9–13%, а при P=5 атм на 4–8% и 6–10%. (VIII) Исследованы соударения капель воды и растворов с пониженным поверхностным натяжением (0.0361 Н/м) и повышенной динамической вязкостью (0.0108 Па∙с) в потоке типичных дымовых газов на примере продуктов сгорания керосина. Для соответствия перспективным промышленным приложениям выбраны широкие диапазоны варьируемых параметров: радиус капель 0.1–0.7 мм, скорость их движения 0.1–7 м/с, угол атаки 0–90°. Установлено, что соударения капель в продуктах сгорания керосина приводят к увеличению области дробления на картах режимов для растворов Неонола АФ9-16 и Твин-80 практически в 3 раза, а для 10% и 20% раствора ПЭГ 6000 – к уменьшению границ соответствующей области на 20–30% относительно воды. Критические значения We при столкновении капель в продуктах сгорания керосина снижаются в 3 раза для раствора Неонола и на 18% для раствора Твин-80 по сравнению с экспериментами без нагрева. (IX) Изучены критические условия и характеристики вторичного измельчения капель мазута и водомазутной композиции. Использованы две схемы: соударения капель между собой в газовой среде и с твердой нагретой стенкой. Варьируемые параметры: тип капель (одно- и двухкомпонентные), размеры, скорости движения, углы атаки, схема соударений (между собой и с твердой нагретой стенкой). Регистрируемые характеристики: режимы соударений, количество и размеры вторичных фрагментов, площадь поверхности жидкости. Установлены распределения вторичных фрагментов по размерам. Вычислены площади поверхности топлива после и до распада. На основе перечисленных результатов готовятся статьи для отправки в международные журналы 1 квартиля. В основной части отчета указаны названия журналов.