<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">probener</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Power engineering: research, equipment, technology</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1998-9903</issn><issn pub-type="epub">2658-5456</issn><publisher><publisher-name>Kazan State Power Engineering  University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.30724/1998-9903-2019-21-3-86-96</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">probener-1060</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ЭНЕРГЕТИКА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>POWER ENGINEERING</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Сверхзвуковое течение двухфазных газокапельных потоков в соплах</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Supersonic flow of two-phase gas- droplet flows in nozzles</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Шарапов</surname><given-names>А. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Sharapov</surname><given-names>A. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"/><bio xml:lang="en"><p>Aleksei I. Sharapov – Department of industrial heat power engineering</p><p>Lipetsk</p></bio><email xlink:type="simple">sharapov-lipetsk@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Черных</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Chernykh</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"/><bio xml:lang="en"><p>Anton A. Chernykh – Department of industrial heat power engineering</p><p>Lipetsk</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Пешкова</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Peshkova</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"/><bio xml:lang="en"><p>Anastasia V. Peshkova – Department of industrial heat power engineering</p><p>Lipetsk</p></bio><email xlink:type="simple">Peshkova_Nastja@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Липецкий государственный технический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Lipetsk State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>11</month><year>2019</year></pub-date><volume>21</volume><issue>3</issue><fpage>86</fpage><lpage>98</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Шарапов А.И., Черных А.А., Пешкова А.В., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Шарапов А.И., Черных А.А., Пешкова А.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Sharapov A.I., Chernykh A.A., Peshkova A.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.energyret.ru/jour/article/view/1060">https://www.energyret.ru/jour/article/view/1060</self-uri><abstract><p>Для практических приложений описания процессов, происходящих при течении двухфазных газожидкостных смесей, необходима простая физико-математическая модель, описывающая поведение двухфазной среды во всем диапазоне изменения концентраций фаз и в широком диапазоне изменения давлений. Проблемы такого рода встают в разных отраслях промышленности и техники. В космической промышленности часто приходится сталкиваться с движением различных газов в соплах ракет, рассматривать сгорание, конденсацию различных паров на стенках сопел и дальнейшее их влияние на скоростной подслой у стенки сопла. Большой акустический эффект, исходящий от двигателей, влияет на газожидкостную смесь в соплах ракетных двигателей. В металлопромышленности имеет место охлаждение металла с помощью форсунок, в которых эмульсионная смесь подаѐтся под высоким избыточным давлением. Но это лишь краткий перечень прикладных задач, в которых приходится сталкиваться с проблемой такого типа. В работе приведены результаты и направления исследования проблематики течения двухфазных дисперсных газокапельных потоков в соплах за последнее время. Изложены основные методы исследования двухфазных гетерогенных потоков. Приводятся основные характеристики протекания гетерогенных двухфазных потоков в соплах, которые были подтверждены опытными результатами. Приводится расчѐт течения воздушно-капельного потока в сопле Лаваля. Изложена методика, которая опирается на интегральные энергетические уравнения для двухфазных дисперсных потоков. Изложены основные проблемы и вопросы, касающиеся дальнейшего описания и изучения двухкомпонентных потоков. В расчетах пренебрегается структура двухфазного потока и рассматривают его течение как односкоростной однотемпературный континуум.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>For practical applications, the description of processes occurring during the flow of two-phase gas-liquid mixtures requires a simple physical and mathematical model that describes the behavior of a two-phase medium in the entire range of phase concentrations changes and in a wide range of pressure changes. Problems of this kind arise in various branches of industry and technology. In the space industry, one often has to deal with the movement of various gases in rocket nozzles, consider the combustion, condensation of various vapors on the nozzle walls and their further impact on the velocity sublayer at the nozzle wall. The large acoustic effect arising from the engines affects the gas-liquid mixture in the nozzles of rocket engines. In the metal industry, metal cooling occurs with the help of nozzles in which the emulsion mixture is supplied under high overpressure. But this is only a short list of applied issues in which one has to deal with a problem of this type. The paper presents the results and directions of study of the problems of two-phase dispersed gas-droplet flows in the nozzles. The main methods of investigation of two- phase heterogeneous flows are described. The main characteristics of heterogeneous two-phase flows in the nozzles, which were confirmed by experimental results, are presented. The calculation of the air-droplet flow in the Laval nozzle is given. The technique, which is based on integral energy equations for two-phase dispersed flows, is described. The main problems and questions concerning the further description and studying of two-component flows are stated.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>газокапельные потоки</kwd><kwd>гетерогенная среда</kwd><kwd>распространение звука</kwd><kwd>скорость звука</kwd><kwd>сопло Лаваля</kwd><kwd>квазиравновесное течение</kwd><kwd>критические параметры</kwd><kwd>сжимаемость среды</kwd><kwd>сопло Витошинского</kwd><kwd>акустика дисперсных сред</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>gas-droplet flows</kwd><kwd>heterogeneous medium</kwd><kwd>sound propagation</kwd><kwd>sound velocity</kwd><kwd>Laval nozzle</kwd><kwd>quasi-equilibrium flow</kwd><kwd>critical parameters</kwd><kwd>medium compressibility</kwd><kwd>Witoszynskyj nozzle</kwd><kwd>acoustics of dispersed medium</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Черных А.А., Пешкова А.В. Начальные сведения о теории распространения звука в двухкомпонентных смесях// Труды 3-й Международной научной конференции студентов и молодых ученых. «Молодежь и системная модернизация страны»; 22-23 мая 2018., Курск, 2018. С. 207–211.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chernyh A.A., Peshkova A.V. Nachal'nye svedeniya o teorii rasprostraneniya zvuka v dvuhkomponentnyh smesyah. 3 Mezhdunarodnaya nauchnaya konferenciiya studentov i molodyh uchenyh. «Molodezh' i sistemnaya modernizaciya stranу»; 22-23 may 2018; Kursk, Russia. 2018. pp. 207–211. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Накоряков В.Е., Покусаев Б.Г., Шрейбер И.Р. Распространение волн в газовых и парожидкостных средах. Новосибирск ИТФ СО АН СССР, 1983. 237 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nakoryakov VE., Pokusaev BG. Schreiber, IR. Rasprostranenie voln v gazovyh i parozhidkostnyh sredah. Novosibirsk: Institut teplofiziki SO AN SSSR, 1983. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Губарев В.Я. Газожидкостные течения в соплах. // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2017. № 4 (43). С. 61–68.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gubarev VYa.. Gazozhidkostnye techeniya v soplah. Vestnik Rybinskoj gosudarstvennoj aviacionnoj tekhnologicheskoj akademii im. P.A. Solov'eva.2017; 43(4):61–68. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Черных А.А., Шарапов А.И., Пешкова А.В. Акустические процессы в газокапельных средах. // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2018.№ 2(24). C. 281-286.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chernyh AA., Sharapov AI., Peshkova AV. Akusticheskie processy v gazokapel'nyh sredah.. Vestnik Tambovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2018; 24(2):281–286 (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нигматулин Р.И., Аганин А.А., Топорков Д.Ю., Ильгамов М.А. Образование сходящихся ударных волн в пузырьке при его разрушении. ДОКЛАДЫ ФИЗИКИ. 2014. Т.59. № 9. С. 431- 435.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nigmatulin RI., Aganin AA., Toporkov DYu., Il'gamov MA. Obrazovanie skhodyashchihsya udarnyh voln v puzyr'ke pri ego razrushenii. DOKLADY FIZIKI. 2014; 59(9): 431-435. (In Russ). doi: 10.1134/S1028335814090109</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нигматулин Р.И., Аганин А.А., Ильгамов М.А., Топорков Д.Ю. Сильное сжатие пара в кавитационных пузырьках в воде и ацетоне. // Вестник Башкирского университета. 2017.№ 3.(22) С. 580-585.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nigmatullin RI., Aganin AA., Ilgamov MA. et al. Sil'noe szhatie para v kavitacionnyh puzyr'kah v vode i acetone. Vestnik Bashkirskogo universiteta. 2017; 22 (3): 580-585.(In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Черных А.А., Пешкова А.В., Шарапов А.И. Основные положения теории акустики двухфазных сред. // Труды 5-й Международной молодежной научной конференции. 2018. C. 302- 305.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chernykh AA., Peshkova AV., Sharapov AI. Chernyh AA., Peshkova AV., Sharapov AI. Osnovnye polozheniya teorii akustiki dvuhfaznyh sred 5 Mezhdunarodnaya mmolodezhnaya nauchnaya konferenciya. 2018. Pp 302-305. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Губарев В.Я. Скорость звука в газожидкостных средах. В сборнике: Энергосбережение и эффективность в технических система // Труды Международной научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. Тамбовский государственный технический университет. 10-12 июля 2017.Тамбов.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gubarev V.Ya. Skorost' zvuka v gazozhidkostnyh sredah. V sbornike: Energosberezhenie i effektivnost' v tekhnicheskih sistema ..Mezhdunarodnаya nauchno-tekhnicheskaya konferenciya studentov, molodyh uchenyh i specialistov. Russia 2017.10-12 Jul; Tambov, Russia. Tambovskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet.(In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нигматулин Р.И., Болотнова Р.Х. Широкое уравнение состояния воды и пара в упрощенной форме.// Теплофизика высоких температур .2011. Т.49. № 2 С. 303-306.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nigmatulin RI., Bolotnova RH. Shirokoe uravnenie sostoyaniya vody i para v uproshchennoj forme. Teplofizika vysokih temperatur.2011;49(2):303-306. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Покусаев Б.Г., Таиров Е.А., Васильев С.А. Низкочастотные волны давления в парожидкостной среде с фиксированным слоем сферических частиц. // Акустическая физика.. 2010.56. № 3(56). С. 306-312.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pokusaev BG., Tairov EA., Vasil'ev SA. Nizkochastotnye volny davleniya v parozhidkostnoj srede s fiksirovannym sloem sfericheskih chastic. Akusticheskaya fizika. 2010; 56(3):306-312.(In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Федотовский В.С., Прохоров Ю.П., Верещагина Т.Н. Динамическая плотность и скорость распространения волн давления в дисперсных средах // Теплоэнергетика. 2001. № 3(48). С. 70–74.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fedotovsky VS., Prokhorov YuP., Vereshchagina TN. Dinamicheskaya plotnost' i skorost' rasprostraneniya voln davleniya v dispersnyh sredah // Teploenergetika 2001; 48(3): 70–74.(In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Донцов В.Е., Накоряков В.Е., Донцов Е.В. Процессы образования и растворения гидратов за ударной волной в жидкости, содержащей пузырьки газа //. Журнал прикладной механики и технической физики. 2009; № 2(50) .С. 318-326.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Doncov VE., Nakoryakov VE. Processy obrazovaniya i rastvoreniya gidratov za udarnoj volnoj v zhidkosti, soderzhashchej puzyr'ki gaza .Zhurnal prikladnoj mekhaniki i tekhnicheskoj fiziki. 2009; 50(2):318-326. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шагапов В.И. Влияние тепломассобменных процессов между фазами на распространение малых возмущений в пене. Теплофизика высоких температур. //Вестник Башкирского Университета.. 1985 Т.23.№ 1. С.126-132.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shagapov VI. Vliyanie teplomassobmennyh processov mezhdu fazami na rasprostranenie malyh vozmushchenij v pene. Teplofizika vysokih temperatur. //Vestnik Bashkirskogo Universiteta. 1985; 23(1):126-132.(In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Черных А.А., Губарев В.Я. Распространение звуковых волн в двухфазных средах// Труды 5 Международной научно-технической конференции студентов, молодых учѐных и специалистов «Энергосбережение и эффективность в технических системах». 2018. С. 272-273.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chernyh AA., Gubarev VYa. Rasprostranenie zvukovyh voln v dvuhfaznyh sredah. 5 Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii studentov, molodyh uchyonyh i specialistov «Energosberezhenie i effektivnost' v tekhnicheskih sistemah». 2018. pp. 272–273. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Накоряков В. Е., Донцов В. Е., Покусаев Б. Г. Распространение волн давления в жидкости с твердыми частицами и пузырьками газа // Инженерная теплофизика. 1994. Т.4.№ 2. С. 173– 188.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nakoryakov VE., Doncov VE., Pokusaev BG. Rasprostranenie voln davleniya v zhidkosti s tverdymi chasticami i puzyr'kami gaza. Inzhenernaya teplofizika. 1994 ; 4(2):173–188.(In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нигматулин Р.И., Аганин А.А., Топорков Д.Ю., Ильгамов М.А. Образование сходящихся ударных волн в пузырьке при его сжатии. Доклады академии наук. 2014.Т.458. № 3. С.282.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nigmatulin RI., Aganin AA., Toporkov DYu., Ilgamov MA. The formation of converging shock waves in a bubble during its compression. Reports of the Academy of Sciences. 2014. 458(3):282.(In Russ). doi: 10.7868/S0869565214270115</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нигматулин Р.И., Губайдуллин Д.А., Федоров Ю.В. Акустические волны разной геометрии в полидисперсных пузырьковых жидкостях. Теория и эксперимент. 2014. Т.450. № 6 . С.665.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nigmatulin RI., Gubajdullin DA., Fedorov YuV. Akusticheskie volny raznoj geometrii v polidispersnyh puzyr'kovyh zhidkostyah. Teoriya i eksperiment..2013;450(6): 665(.In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нигматулин Р.И., Аганин А.А., Ильгамов М.А., Топорков Д.Ю. Эволюция возмущений сферической формы кавитационного пузырька. Ученые записки Казанского университета. 2014.Т.156. № 1. С. 79-108.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nigmatulin RI., Aganin AA., Il'gamov MA., Toporkov DYu. Evolyuciya vozmushchenij sfericheskoj formy kavitacionnogo puzyr'ka. Uchenye zapiski Kazanskogo universiteta.. 2014; 156 (1): 79-108.(In Russ)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
