Краткая информация о проекте «AP14972680 Течение Тэйлора-Коуэтта в жидкостях с пределом текучести»

Наименование проекта:

Течение Тэйлора-Коуэтта в жидкостях с пределом текучести

Реферат:

Данный исследовательский проект является фундаментальным исследованием в области механики жидкости, которое имеет высокую степень внедрения на промышленном уровне. Текущее исследование посвящено течению жидкости между коаксиальными цилиндрами, называемое течением Тейлора-Коуэтта. Одним из примеров использования результатов исследований данного течения является течение суспензии во время процесса цементирования нефтяной скважины. Насколько мне известно, уровень изученности данного течения жидкости является крайне малым, несмотря на довольно высокий уровень интереса. Как упоминалось ранее, текущие исследования посвящены анализу устойчивости течения Тейлора-Коуэтта с использованием жидкости с пределом текучести. Планируется использовать как теоретические, так и экспериментальные подходы. С теоретической точки зрения необходимо провести линейный и слабо нелинейный анализ устойчивости, чтобы иметь представление об основных параметрах управления течением и учитывать нелинейные эффекты определяющего закона структуры течения в режиме вихревого течения Тейлора (Taylor-Vortex flow regime — TVF). Для этих целей будет использоваться и сравниваться реалистичная модель, реализованная с использованием дополненного метода Лагранжа и регуляризованной модели. С другой стороны, экспериментальные работы, запланированные на второй и третий год проекта в сотрудничестве с лабораторией LEMTA (Университет Лотарингии, Нанси, Франция) с использованием современного оборудования и методов, таких как измерения “Скорости изображения частиц” (PIV) и визуальные эксперименты.

Данный проект преследует две основные цели:

• во-первых, определить физические механизмы и определить влияние неподвижного слоя, который образуется в области вблизи внешней стенки;
• во-вторых, определить влияние геометрических параметров системы на стабильность течения. Эти результаты дадут нам лучшее представление о процессах внутри оборудования и /или во время различных производственных процессов. Предоставленная информация дает возможность повысить эффективность использования специального оборудования в промышленности, а также методологию соответствующих процессов.

Цель проекта: Основной целью текущего исследования является анализ влияния неподвижной части жидкости (твердо-подобной зоны) на стабильность течения Тейлора-Коуэтта, физику текущего явления и связанные с ним механизмы с использованием теоретических и экспериментальных подходов.

Ожидаемые результаты: Предыдущие исследования завершились публикацией двух статей в журналах в первом квартиле (Q1) и с процентилем выше 75. Именно поэтому ожидается публикация по крайней мере двух статей в высокорейтинговых журналах в области механики жидкости для текущих исследований. Новизна и применимость этого проекта предполагают высокий потенциал даже после завершения этой программы. В настоящее время в рамках текущего проекта планируется участие как минимум в двух международных конференциях (Международный конгресс по реологии в Афинах, июль 2023 года и Международный конгресс по теоретической и прикладной механике в 2024 году, Южная Корея) для подтверждения полученных результатов. Как было упомянуто в начале этого проекта с фундаментальной точки зрения, текущие исследования могут быть использованы в качестве основы при изучении перехода к турбулентности. Опять же, это исследование находится на пересечении таких областей, как физика, химия и математика, поскольку оно содержит объяснение физических механизмов различных процессов на микро- и макромасштабах, химическую характеристику используемых жидкостей, а также всю теорию и прогнозы, построенные с использованием современных математических моделей. Кроме того, тесное сотрудничество с Университетом Лотарингии (в том числе с лабораторией LEMTA) может быть продолжено даже после окончания этой программы и может быть полезным для совершенствования наших образовательных и научных программ и структур.

Научный руководитель проекта:

Топаев Султан Орланович

Члены исследовательской группы:

Научный консультант – Ноуар Шериф

Научные стажировки и повышение квалификации руководителя и исполнителей