Истечение микроструи этанола из отверстия в вакуум

Использование микроструйных течений жидкостей в разреженных средах и вакууме в интересах космической техники стимулировало интерес к моделированию микроструйных течений на наземных вакуумных установках с контролируемой степенью разрежения. Формирование микроструи жидкости в разреженной среде определяется рядом особенностей, обусловленных, прежде всего, нарушением термодинамического равновесия. В частности, истечение в среду с давлением ниже давления насыщенных паров жидкости (перегретая жидкость) сопровождается формообразующими явлениями: вскипанием, разрывами струи и другими эффектами. В работе исследуется горизонтальное истечение жидкости из отверстий в тонкой стенке диаметром 120, 170, 290 мкм в сильно разреженную среду (моделирование условий открытого космоса, сильно разреженных атмосфер планет) с контролируемой степенью разрежения. В качестве модельной жидкости выбрана азеотропная смесь этанола (95,6 % (мас)) с водой (температура кипения 351.15 К). Исследования выполнены на газодинамическом стенде ЛЭМПУС-2 Новосибирского государственного университета. Безмасляная система вакуумирования стенда обеспечивала в камере расширения предельное разрежение (до 0,1 мПа) остаточного газа. Видеосъемка процесса течения и фотографирование микроструй этанола осуществлялись через оптическое окно при засветке потока жидкости источником света, размещенным снаружи вакуумной камеры. Протяженность участка наблюдения горизонтального течения составляла не менее 300 мм. Избыточное давление в резервуаре с этанолом (в диапазоне 10 - 100 кПа) поддерживалось постоянным во время истечения жидкости, температура измерялась термометром сопротивления с разрешением 0.1 К и могла варьироваться нагревателем в пределах от 295 до 350 К. В работе рассмотрены некоторые результаты формирования микроструй и особенности истечения этанола в вакуум, описаны аномальные проявления в динамике истечения, высказаны предположения о причинах обнаруженных процессов.