Статья

Статья

Тепломассообмен и физическая газодинамика

2015. Т. 53. № 4. С. 569–578

Авдеев А.А.

Динамика парового зародыша в перегретой жидкости

Проведено расчетно-аналитическое исследование начального периода роста парового пузыря околокритического размера. Показано, что для рассматриваемой задачи определяющими являются динамические эффекты, обусловленные гидродинамикой радиального течения жидкости. Получено аналитическое решение задачи, а также исследованы асимптотические ветви решения. Сделан вывод о том, что динамический инерционный закон роста пузыря по Рэлею представляет собой асимптотическую ветвь решения, применимую при достаточно больших временах роста. Показано, что как на начальном этапе роста пузыря, так и при больших временах роста влияние сил вязкости вырождается и может заметно влиять на динамику роста пузыря лишь на промежуточных стадиях роста. Максимально влияние вязкости проявляется в области околоспинодальных перегревов даже для относительно маловязких жидкостей. Для воды, например, поправки, учитывающие влияние вязкости, достигают сотен процентов. На основе асимптотического решения получена формула для оценки продолжительности начального периода роста пузыря, в течение которого силами вязкости можно пренебречь. Для проведения практических расчетов предложены интерполяционные формулы, удовлетворяющие необходимым предельным переходам. Обнаружено, что на начальной стадии роста пузыря существует “инкубационный” период, в течение которого рост пузыря относительно невелик. Продолжительность этого периода зависит от степени влияния сил поверхностного натяжения. Выведены формулы для расчета продолжительности “инкубационного” периода. Показано, что даже в случае когда эффекты поверхностного натяжения вырождаются, продолжительность этого периода остается конечной.