ТОМСК, 24 октября. /ТАСС/. Комплексное исследование, как скорость и характер удара о микротекстурированную поверхность влияют на появление короны у капель воды, провели ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами. Результаты работы лягут в основу создания водоотталкивающей защиты для лопастей ветровых и газовых турбин, а также систем противообледенения самолетов, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.

В министерстве отметили, что при высокоскоростном ударении капли воды о поверхность она разлетается в виде короны и множества мелких капель. Этот процесс влияет на эрозию материалов, эффективность теплообмена и удаление капель воды с поверхности. Однако показатели скоростей и размеров самих капель, которые встречаются при столкновении с поверхностями в реальных условиях, редко становились предметом исследования.

"Мы установили, что микро- и наноструктура поверхности влияет на симметрию короны капель и скорость разбрызгивания. Так, на микротекстурированных поверхностях корона капель будет симметричной и устойчивой, а на шероховатых необработанных - асимметричной. При этом удаление жидкости во время распада короны может замедляться в зависимости от уровня шероховатости. Понимание этих процессов позволит выбрать оптимальные характеристики поверхностей, обеспечивающие и водоотталкивающую, и противообледенительную способности", - сказал один из авторов исследования, доцент Научно-образовательного центра И. Н. Бутакова ТПУ Максим Пискунов.

На основании экспериментальных данных ученые вывели эмпирическую модель, которая позволяет предсказать, как сильно будет развиваться корона у капель, а также ее диаметр в момент распада. Модель политехников учитывает влияние инерции капель и адгезию поверхности. Апробация показала, что модель способна предсказывает диаметр короны в пределах 20% для капель воды и этанола в пределах заявленных показателей.

"Слабый удар капли о поверхность приводит к менее выраженной короне и почти отсутствию брызг, однако это не гарантирует более широкую зону смачивания: при невысокой скорости капля хуже распространяется по материалу. То, как долго вода задержится, определяется прежде всего не степенью шероховатости, а водоотталкивающими свойствами и правильно подобранной микро- и нанотекстурой покрытия. Правильная текстура помогает быстрее сбрасывать воду и лед. Поверхности с высоким сцеплением, напротив, удерживают влагу дольше", - сказал ассистент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Никита Хомутов.

В исследовании приняли участие ученые Инженерной школы энергетики, Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ и Института теплофизики СО РАН. Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Experimental Thermal and Fluid Science. 

РоссияТомская область