Движение и разрушение струй, капель и всплесков растворов полимеров и поверхностно-активных веществ

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-19-00451

НазваниеДвижение и разрушение струй, капель и всплесков растворов полимеров и поверхностно-активных веществ

Руководитель Рожков Алексей Николаевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук , г Москва

Конкурс №80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-105 - Газо- и гидродинамика технических и природных систем

Ключевые слова метание, разрушение, струя, капля, всплеск, коалесценция, упругость, вязкость, поверхностное натяжение, полимер, ПАВ, раствор,

Код ГРНТИ30.17.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на исследование процессов движения, разрушения, коалесценции и фазовых/структурных превращений в ньютоновских и сложных жидкостях с упругими и особыми поверхностными свойствами. Добавки специальных примесей способны изменять гидродинамику жидкостей и позволяют управлять гидродинамическими явлениями, целенаправленно меняя физические свойства жидкостей. Исследуемые события важны и протекают в различных сферах новой техники, технологий и природных событий. В частности, это 1) течения, деформации и разрушения муцинозных биологических жидкостей (упруговязких слизей) в живых организмах, в том числе при передачи инфекций воздушно-капельным путем с участием упруговязкой ротовой жидкости; 2) процессы интенсивного деформирования и фрагментации/коалесценции макро-, мезо- и микрообъёмов жидкостей (струй, капель, всплесков) и пузырей во всевозможных сценариях метания, нанесения покрытий, кавитационного разрушения жидкостей, струйной печати (стандартной и 3D), топлив в двигателях, с/x химикатов и противопожарных смесей, а также других жидкостей в специальных метательных устройствах; 3) процедуры формования волокон (традиционными образом и методом электроспиннинга); 4) функционирование перспективных агрегатов космической энергетики - капельных (струйных) радиаторов для дальних космических перелётов; 5) управление процессами извлечения нефти, в том числе при помощи гидроразрыва пластов; и т.д. В проекте в первую очередь рассматриваются быстрые движения, в которых могут проявиться незаметные в обычных условиях особенности, связанные, например, с упругими свойствами (струи и капли с полимерными микродобавками) и неоднородностью поверхностного натяжения. Вместе с тем, относительно медленные на макроуровне движения также часто несвободны от эффектов модифицирующих добавок, например, при фильтрации жидкости в технологиях повышения нефтеотдачи пластов. Научная новизна предлагаемого подхода заключается в комплексном (экспериментальном, численном и теоретическом) исследовании влияние активных добавок на ряд гидродинамических конфигураций, отличительной особенностью которых является минимальное число определяющих факторов. В этом случае удаётся однозначно выявить роль того или иного фактора процесса. Так, например, при изучении удара капли о поверхность используется предложенный авторами метод, исключающий вязкое трение между жидкостью и поверхностью путём использования вместо неограниченной плоскости небольшого дискообразного препятствия. Некоторые гидродинамические конфигурации будут рассмотрены впервые. Будут рассмотрены следующие течения: всплески при импульсном вытеснении жидкости из кольцевого зазора, всплески при столкновении капли с небольшим препятствием и всплески при распаде волн Фарадея, коалесценция капель и пузырей. В качестве добавок будут использованы высокомолекулярные полимеры и быстрые/медленные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Ожидается выявление особенностей метания и разрушение жидкостей в зависимости от типа добавок. Предполагается построение теоретических критериев разрушения (связывающих свойства жидкостей и наблюдаемую картину течения) и их экспериментальная апробация . На основе полученных закономерностей будут предложены новые методы тестирования сложных жидкостей в различных режимах деформирования. Установленные закономерности движения и разрушения сложных жидкостей окажутся базисом для предсказаний течений в реальных процессах.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Базилевский А.В., Рожков А.Н. УДАР МИКРОСТРУИ ВОДЫ ПО МИКРОВОЛОКНУ. Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа, № 5, с. 110–118 (год публикации - 2023)
10.31857/S1024708423600331

2. Калиниченко В. А. ЧАСТОТЫ И ПРОФИЛИ СТОЯЧИХ ИЗГИБНО-ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЛН ИЗВЕСТИЯ РАН. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, 5, 103–109 (год публикации - 2023)
10.31857/S1024708423600306

3. А. В. Базилевский, А. Н. Рожков. ВСПЛЕСКИ ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ Материалы XXIII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2023), 4–10 сентября 2023 г., Дивноморское, Краснодарский край. МАИ. C. 304-307., Материалы XXIII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2023), 4–10 сентября 2023 г., Дивноморское, Краснодарский край. МАИ. C. 304-307. (год публикации - 2023)

4. А. О. Руденко, А. Н. Рожков ДВИЖЕНИЕ УПРУГОЙ КАПЛИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЕ В ПЛАСТИНЕ Материалы XXIII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2023), 4–10 сентября 2023 г., Дивноморское, Краснодарский край. МАИ. C. 417-419., Материалы XXIII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2023), 4–10 сентября 2023 г., Дивноморское, Краснодарский край. C. 417-419. (год публикации - 2023)

5. А. И. Федюшкин, Н. Г. Бураго ВЛИЯНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ВИБРАЦИЙ НА КАПИЛЛЯРНУЮ КОНВЕКЦИЮ МАРАНГОНИ В МОДЕЛИ ЧОХРАЛЬСКОГО Материалы XXIII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2023), 4–10 сентября 2023 г., Дивноморское, Краснодарский край. МАИ. C. 437- 440., Материалы XXIII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2023), 4–10 сентября 2023 г., Дивноморское, Краснодарский край. МАИ. C. 437- 440. (год публикации - 2023)

6. А. И. Федюшкин, А. А. Гневушев, А. С. Захаров, А. Н. Рожков. РЕЖИМЫ ОБТЕКАНИЯ ЖИДКОЙ КАПЛЕЙ ТВЕРДЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ Материалы XXIII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2023), 4–10 сентября 2023 г., Дивноморское, Краснодарский край. МАИ. C. 440-443., Материалы XXIII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2023), 4–10 сентября 2023 г., Дивноморское, Краснодарский край. МАИ. C. 440-443. (год публикации - 2023)

7. Федюшкин А.И., Гневушев А.А., Захаров А.С., Рожков А.Н. ВЛИЯНИЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ ПРИ ОБТЕКАНИИ ЖИДКОЙ КАПЛЕЙ ТОНКОЙ НИТИ ИПМех РАН, Москва, Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: Девятая международная научная конференция-школа молодых ученых; 18-20 октября 2023 г., Москва: Материалы конференции. – М.: ИПМех РАН, 2023– ISBN 978-5-91741-288-7. С. 109–112. (год публикации - 2023)

8. Базилевский А.В., Рожков А.Н. ЭФФЕКТЫ КОАЛЕСЦЕНЦИИ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ КАПЕЛЬ ВОДЫ С ТОНКИМ ЦИЛИНДРОМ Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: Девятая международная научная конференция-школа молодых ученых; 18-20 октября 2023 г., Москва: Материалы конференции. – М.: ИПМех РАН, 2023 (год публикации - 2023)

9. Федюшкин А.И., Гневушев А.А., Захаров А.С., Рожков А.Н. Режимы обтекания жидкой каплей препятствий (эксперимент и численное моделирование) Материалы XXV Международной конференции Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность 18 – 24 февраля 2024 г. г. Звенигород, Московская область, пансионат Звенигородский / отв. ред. Н. В. Никитин, Н. В. Попеленская. Москва: Институт механики МГУ, 2024, с. 115–117. ISSN (при наличии) , Материалы XXV Международной конференции «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность» 18 – 24 февраля 2024 г. г. Звенигород, Московская область, пансионат «Звенигородский» / отв. ред. Н. В. Никитин, Н. В. Попеленская. – Москва, издательство Институт механики МГУ (Москва), с. 112-114 (год публикации - 2024)

10. А. О. Руденко, А. Н. Рожков. УДАР УПРУГОЙ КАПЛИ ПО ТОНКОМУ ЦИЛИНДРУ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ. Серия А, 2024, том 66, № 3, с. 236–247 (год публикации - 2024)

11. Руденко А.О., Рожков А.Н. УДАР КАПЛИ ПОЛИМЕРНОГО РАСТВОРА ПО ПЛАСТИНЕ С ОТВЕРСТИЕМ ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ИМ. А.В. ТОПЧИЕВА РАН РЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО ИМ. Г.В. ВИНОГРАДОВА, Руденко А.О., Рожков А.Н.*УДАР КАПЛИ ПОЛИМЕРНОГО РАСТВОРА ПО ПЛАСТИНЕ С ОТВЕРСТИЕМ*. XXXI СИМПОЗИУМ ПО РЕОЛОГИИ ПОСВЯЩЕННЫЙ 60-ЛЕТИЮ ЛАБОРАТОРИИ РЕОЛОГИИ ПОЛИМЕРОВ СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ. МОСКВА 12–15 НОЯБРЯ 2024 г. С. 21-22. (год публикации - 2024)

12. Калиниченко В.А. КИНЕМАТИКА ПЕРВОЙ ВОЛНОВОЙ МОДЫ ФАРАДЕЯ НА БОКОВОЙ СТЕНКЕ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СОСУДА ИЗВЕСТИЯ РАН. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, ИЗВЕСТИЯ РАН. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, 2024, № 5, с. 15–24 (год публикации - 2024)

13. Базилевский А. В. , Рожков А. Н. КРУГЛЫЕ ВСПЛЕСКИ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ ИЗВЕСТИЯ РАН. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, ИЗВЕСТИЯ РАН. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, 2024, № 4, с. 123–135 (год публикации - 2024)

14. Руденко А. О. , Рожков А. Н. ДВИЖЕНИЕ УПРУГОЙ КАПЛИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЕ В ТОНКОЙ ПЛАСТИНЕ ИЗВЕСТИЯ РАН. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, ИЗВЕСТИЯ РАН. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, 2024, № 5, с. 76–85 (год публикации - 2024)

15. Базилевский А.В., Рожков А.Н. КАПИЛЛЯРНОСТЬ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ КАПЛИ С ПРЕПЯТСТВИЕМ Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: Десятая международная научная конференция-школа молодых ученых; 23 - 25 октября 2024 г., Москва: Материалы конференции. – М.: ИПМех РАН, 2024– 184 с., А.В. Базилевский, А.Н. Рожков КАПИЛЛЯРНОСТЬ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ КАПЛИ С ПРЕПЯТСТВИЕМ Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: Десятая международная научная конференция-школа молодых ученых; 23 - 25 октября 2024 г., Москва: Материалы конференции. – М.: ИПМех РАН, 2024– 184 с. С. 52-55. (год публикации - 2024)

16. Калиниченко В.А., Данилова Е.А. О НИЗШЕЙ ВОЛНОВОЙ МОДЕ ФАРАДЕЯ В ПРЯМОУГОЛЬНОМ СОСУДЕ Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: Десятая международная научная конференция-школа молодых ученых; 23 - 25 октября 2024 г., Москва: Материалы конференции. – М.: ИПМех РАН, 2024– 184 с. , Калиниченко В.А., Данилова Е.А. О НИЗШЕЙ ВОЛНОВОЙ МОДЕ ФАРАДЕЯ В ПРЯМОУГОЛЬНОМ СОСУДЕ // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: Десятая международная научная конференция-школа молодых ученых; Москва, 23-25 октября 2024 г., Сборник материалов. ¬ М.: ИПМех РАН, 2024. ¬ 184 c. С. 100-103. ISBN 978-5-91741-293-1 (год публикации - 2024)

17. Руденко А.О., Рожков А.Н. ДВИЖЕНИЕ УПРУГОЙ КАПЛИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЕ В ТОНКОЙ ПЛАСТИНЕ Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН Новосибирский государственный университет Новосибирский государственный технический университет https://www.sbras.ru/files/news/docs/tph2024_program_project_02_09_2024.pdf, IX Всероссийская научная конференция с элементами школы молодых учёных ТЕПЛОФИЗИКА и ФИЗИЧЕСКАЯ ГИДРОДИНАМИКА Сочи Отель «Акваград» 8–15 сентября 2024 г. С. 60 (год публикации - 2024)

18. Базилевский А.В., Рожков А.Н. ЭФФЕКТ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ НА ВСПЛЕСК ЖИДКОСТИ Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН Новосибирский государственный университет Новосибирский государственный технический университет https://www.sbras.ru/files/news/docs/tph2024_program_project_02_09_2024.pdf, IX Всероссийская научная конференция с элементами школы молодых учёных ТЕПЛОФИЗИКА и ФИЗИЧЕСКАЯ ГИДРОДИНАМИКА Сочи Отель «Акваград» 8–15 сентября 2024 г. С. 36 (год публикации - 2024)

19. Федюшкин А.И., Гневушев А.A., Захаров А.С., Рожков А.Н УДЕРЖАНИЕ КАПЛИ НИТЬЮ И ПАКЕТОМ ТОНКИХ НИТЕЙ. Сборник материалов школы: "Волны и вихри в сложных средах", 15-ая международная конференция – школа молодых ученых; 19-22 ноября 2024г., Москва, Ин-т проблем механики РАН , Сборник материалов школы: "Волны и вихри в сложных средах", 15-ая международная конференция – школа молодых ученых; 19-22 ноября 2024г., Москва. (год публикации - 2024)

20. В. А. Иванова, А. В. Максимычев, П. Л. Меньшиков, А. Р. Пашутин, А. М. Перепухов, А. Н. Рожков, М. В. Царьков ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ МОЛЕКУЛ ПОЛИМЕРОВ В РАСТВОРАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИФФУЗИОННОЙ ЯМР-РЕЛАКСАЦИИ ИЗВЕСТИЯ РАН. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, ИЗВЕСТИЯ РАН. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, 2024, № 2, с. 135–138 (год публикации - 2024)
10.31857/S1024708424020127

21. Федюшкин А.И., Гневушев А.A., Захаров А.С., Рожков А.Н. ОБТЕКАНИЕ КАПЛЕЙ ТОНКИХ НИТЕЙ Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН Новосибирский государственный университет Новосибирский государственный технический университет https://www.sbras.ru/files/news/docs/tph2024_program_project_02_09_2024.pdf, IX Всероссийская научная конференция с элементами школы молодых учёных ТЕПЛОФИЗИКА и ФИЗИЧЕСКАЯ ГИДРОДИНАМИКА Сочи Отель «Акваград» 8–15 сентября 2024 г. С.30 (год публикации - 2024)

22. Федюшкин А.И. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБТЕКАНИЯ КАПЛЕЙ ВОДЫ ТОНКОЙ НИТИ И ПАКЕТА НИТЕЙ Материалы XV Международной конференции по прикладной математике и механике в аэрокосмической отрасли (AMMAI’2024), 1–8 сентября 2024 г., Алушта. — Москва: Изд-во МАИ, с. 291–294 , Материалы XV Международной конференции по прикладной математике и механике в аэрокосмической отрасли (AMMAI’2024), 1–8 сентября 2024 г., Алушта. — М.: Изд-во МАИ, 2024, с. 291–294. (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Получены новые экспериментальные результаты исследования первой волновой моды Фарадея на поверхности жидкости малой глубины в прямоугольном сосуде. Исследован механизм разрушения первой волновой моды, состоящий в формировании плоского струйного выброса на боковой стенке сосуда в результате фокусировки течений жидкости в растущем гребне и поверхностном горбе. Показано, что высота подъема плоской пристеночной струи в 2.5 раз превосходит предельную высоту регулярной волны. Представлены новые результаты экспериментов, позволяющие утверждать, что происхождение бегущего возмущения (поверхностного горба) связано с проявлением нелинейных эффектов, сказывающихся в существенном искажении траекторий частиц жидкости. Обсуждаются результаты предварительных экспериментов по исследованию влияния слоя сферических частиц положительной плавучести на подавление процесса разрушения и регуляризацию низшей моды стоячей гравитационной волны на свободной поверхности воды в прямоугольном сосуде. Проводится сравнение со случаем стоячих гравитационных волн на свободной поверхности воды. Исследованы удары капель воды и полимерных растворов по тонкой пластине с одиночным круглым отверстием . Моделируется защита от инфекции, передаваемой воздушно-капельным путём с помощью медицинской маски. Исследованы вода и растворы полиакриламида молекулярной массы 11 млн. и концентраций 100 и 1000 млн-1 (ПАА-100 и ПАА-1k). Данные растворы моделируют реологию ротовой жидкости. Обнаружено, что при изученных параметрах удара наблюдается замедление струи отверстием вплоть до полной остановки полёта капли . Движение головной капли описывается балансом капиллярных сил, сил тяжести и упругих сил в рамках модели Олдройда-Б . По сравнению со случаем метания струи (Базилевский А.В., Мейер Д.Д., Рожков А.Н. Динамика и разрушение импульсных микроструй полимерных жидкостей. //Известия РАН. МЖГ. 2005. № 3. С. 45-63.), здесь дополнительно рассмотрены эффекты поверхностного натяжения и сил тяжести. Представлены экспериментальные наблюдения, теоретические зависимости и оценки для случая полимерного раствора. Реологические параметры оценены путём подбора наилучшего приближения методом наименьших квадратов. Графики показывают, что наряду с моделированием проникновения капель через медицинские маски, эксперименты по метанию капель через отверстие в пластине могут служить реологическим тестом упругих жидкостей.

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Продолжены исследования, направленные на изучение механизмов переноса инфекции воздушно-капельным путем. Такие исследования актуальны для понимания особенностей, которой способствует движению и фрагментация патогенных капель при столкновении с различными препятствиями [1-6]. Препятствиями могут быть медицинская маска, респиратор или любая другая подобная преграда. В лабораторных условиях разрушение капель моделировалось столкновением с тонким цилиндром или небольшим диском, а также при разрушении всплесков. Эксперименты и численное моделирование водных всплесков выявили сохранение сплошности капли жидкости при низких скоростях удара и разрушение всплеска на множество мелких капель при высоких скоростях, В ходе выполнения гранта выявлена определяющая роль реологических и поверхностных свойств жидкостей. В текущем исследовании изучены влияние поверхностно-активных агентов на движение всплесков, которые формируются путем вытеснения жидкости из зазора между двумя быстро сближающимися дисками. Поверхностно-активные вещества - неизбежный компонент реальных биологических жидкостей, таких как ротовая и бронхиальная. Установлено, что добавки ПАВ (например, Silwett L77) дестабилизируют всплески путем формирования множества дырок во всплеске. Дырки катастрофически растут и их объединение ведёт к разрушению всплеска. Подобное влияние ПАВ альтернативно известному свойству добавок ПАВ стабилизировать тонкие плёнки жидкости, как, например, в мыльных пузырях. Другое известное свойство ПАВ, а именно снижение поверхностного натяжения жидкости, ведёт к увеличению диаметра всплеска [7]. Также при добавках Silwett L77 наблюдается формирование тонких утончающихся нитей, истекающих с поверхности всплеска [8]. – см. «Дополнительные материалы». На данном этапе выполнения гранта экспериментально изучено движение жидкостей с добавками ПАВ в стесненных условиях, в частности при преодолении каплями отверстий в пластинах или медицинских масках. На предшествующем этапе гранта изучено влияние упругости реальных биологических на движение капель. Капиллярные эффекты не менее важны в изучаемых явлениях. Теоретически и экспериментально установлено, что движение капель жидкости в отверстиях управляется конкуренцией инерционных и капиллярных сил, Инерция капли направлена на продолжение движения, в тоже самое время капиллярные силы, приложенные к капле, тормозят каплю. Результирующий эффект определяется соотношением указанных факторов. При высоких скоростях инерционная компонента доминирует и относительно слабые капиллярные силы не состоянии сильно изменить движение. При низких скоростях капиллярные силы становятся более значимы и торможение капли становится заметнее. В опытах испытывались капли воды и капли водных растворов Silwett L77 (trisiloxane oxypropylene polyoxyethylene (Silwett L77).)) концентраций 10, 100 и 1000 cac. Critical aggregation concentration (cac) - это концентрация при которой молекулы сурфактанта начинают демонстрировать самосборку (self assembling). Эксперименты выявили заметное ускорение капли при переходе от воды к растворам ПАВ. Замедление тем сильнее, чем меньше скорость капли. Данный вывод убедительно подтверждается проведенным численным моделированием. Начальный период эксперимента Френкеля по коалесценции капель использован для изучения вязкоупругих свойств полимерных жидкостей а интенсивных биаксиальных течениях растяжения. Испытаниям подвергнуты ньютоновские жидкости( вода и глицерин) с вязкостью от 0.001 мПа*с до 1 мПа*с и водные растворы полиакриламида (PAM) молекулярной массы 11 миллионов при концентрациях (массовой доли) 1-4%. Процесс коалесценции наблюдался с помощью скоростной видеокамеры Phantom VEO. Сразу после соприкосновения двух капель жидкий мостик между каплями быстро формируется. Жидкий мостик быстро расширяется, что эквивалентно биаксиальному интенсивному растяжению. Было установлено, что полимерный мостик расширяется ровно тем же самым образом, как и мостик воды. Те не менее, на определенном этапе расширение мостик резко замедляется и далее оно (расширение) протекает таким же образом, как и в случае очень вязкой жидкости. Теоретический анализ показывает, что процесс управляется конкуренцией инерционных, капиллярных и упругих сил. Данное обстоятельство открывает возможность определение свойств полимерных жидкостей , таких как кажущая биаксиальная вязкость, упругий модуль, время релаксации, на основе анализа скорости расширения жидкого мостика, который соединяет две капли. Таким образом коалесценция упругих капель превращается в Жидко-Мостичный Реометр (Liquid Bridge Rheometer (LBR)) для испытания жидкостей а режиме двухосного интенсивного растяжения. Результаты были сравнимы с данными испытаний полимерных растворов с помощью жидко-ниточного реометра. Оба метода демонстрируют эффект «упрочнения» полимерного раствора при интенсивных деформациях растяжения. Список литературы к разделу 1.5. 1. Bourouiba L. Fluid Dynamics of Respiratory Infectious Diseases // Annu. Rev. Biomed. Eng. 2021. V. 23. P. 547577. 2. Dbouk T., Drikakis D. On respiratory droplets and face masks // Phys. Fluids. 2020. V. 32. P. 063303. 3. Руденко А.О., Рожков А.Н. ДВИЖЕНИЕ УПРУГОЙ КАПЛИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЕ В ТОНКОЙ ПЛАСТИНЕ // ИЗВЕСТИЯ РАН. МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА, 2024, № 5, с. 76–85. 4. Базилевский А.В., Рожков А.Н. Удар микроструи по микроволокну // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 5. С. 110–118. 5. Lebanoff A.P., Dickerson A.K. Drop impact onto pine needle fibers with non-circular cross section // Phys. Fluids. 2020. V. 32. № 9. P. 092113. 6. Rozhkov A., Prunet-Foch B., Fedyushkin A., Vignes-Adler M. Fragmentation of water drops in collision with a small obstacle // Atomization and Sprays. 2023. V. 33. N 10. P. 115. 7. Rozhkov А., Prunet-Foch B., and Vignes-Adler M. Impact of drops of surfactant solutions on small targets Proc. R. Soc. A. 2010. V. 466. P. 2897-2916. 8. Рожков А.Н. Упругость и релаксационные свойства ротовой жидкости // Российский журнал биомеханики. 2021. Т. 25. № 4. С. 393405.

Публикации

Возможность практического использования результатов
На прошедшем этапе работ внимание было сосредоточено на медицинском аспекте работ, в частности на создании подходов исследованию механизмов распространения инфекционных заболеваний типа COVID-19. Предполагается на следующем этапе использовать развитые методы для решения экологических проблем, в частности для изучения механических свойств микропластика.