Исследование расходных характеристик установившегося течения высокопарафинистого битумного вяжущего в цилиндрической трубе
https://doi.org/10.31675/1607-1859-2021-23-5-71-85
Аннотация
В работе проведено исследование расходных характеристик течения битумного вяжущего, описываемого моделью Балкли – Гершеля, в цилиндрической трубе. Определена зависимость расхода жидкости от перепада давления. Установлено, что с ростом содержания парафинов и смол происходит увеличение предельного напряжения сдвига и консистенции среды, что приводит к уменьшению расходных характеристик при заданном перепаде давления.
Ключевые слова
реология,
битумные вяжущие,
вязкопластические среды,
вязкость,
неньютоновские жидкости,
модель Балкли – Гершеля
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-31-90078.
Об авторах
О. В. Матвиенко
Томский государственный архитектурно-строительный университет; Национальный исследовательский Томский государственный университет
Россия
Россия
Матвиенко Олег Викторович, докт. физ.-мат. наук, профессор, Томский государственный архитектурно-строительный университет; профессор, Национальный исследовательский Томский государственный университет
634003, г. Томск, пл. Соляная, 2
634050, г. Томск, пр. Ленина, 36
А. Е. Литвинова
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Россия
Россия
Литвинова Алёна Евгеньевна, аспирант
634050, г. Томск, пр. Ленина, 36
Н. С. Фирсанова
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Россия
Россия
Фирсанова Наталия Сергеевна, аспирант
634050, г. Томск, пр. Ленина, 36
Список литературы
1. Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд. Москва : Информавтодор. 2004.
2. ТР 134-03. Технические рекомендации по устройству и приемке в эксплуатацию дорожных покрытий с учетом требований международных стандартов по ровности. Москва : Москва, 2003.
3. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Веник В.Н., Базаров Р.Б., Арутюнян Э.Р. Математическое моделирование сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 4 (63). С. 158–170.
4. Бабак О.Г., Старков Г.Б. Применение модифицированных вяжущих в дорожном строительстве // Дорожная техника и технологии. 2001. № 5. С. 72–75.
5. Гун Р.Б. Нефтяные битумы. Москва : Химия, 1973. 432 с.
6. Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов. Москва : Химия, 1983. 192 с.
7. Галдина В.Д. Модифицированные битумы. Омск : СибАДИ, 2009. 228 с.
8. Матвиенко О.В., Унгер Ф.Г., Базуев В.П. Математические модели производственных процессов для приготовления битумных дисперсных систем. Томск : Изд-во ТГАСУ, 2015.
9. Sybilski D. Non-newtonian viscosity of polymer-modified bitumens // Materials and Structures. 1993. V. 26. P. 15–23. DOI:10.1007/BF02472233
10. Золотарев В.А. Дорожные битумные вяжущие и асфальтобетоны. Харьков : ХНАДУ, 2014. 180 с.
11. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Дульзон Н.К., Смирнова Н.Г., Агафонова М.В. Численное исследование структуры течения и теплообмена при закрученном течении битумно-дисперсных систем в цилиндрических каналах // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 2 (43). С. 80–93.
12. Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения. Санкт-Петербург : Профессия, 2007. 560 с.
13. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. Москва : Мир, 1964.
14. Кутепов A.M., Полянин Л.Д., Запрянов З.Д., Вязьмин А.В., Казенин Д.А. Химическая гидродинамнка : справочное пособие. Москва : Бюро Квантум, 1996.
15. Климов Д.М., Петров А.Г., Георгиевский Д.В. Вязкопластические течения: динамический хаос, устойчивость и перемешивание. Москва : Наука, 2005.
16. Матвиенко О.В. Численное исследование течения неньютоновских жидкостей в цилиндрическом канале // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57. № 8-2. С. 183–189.
17. Матвиенко О.В., Евтюшкин Е.В. Математическое исследование сепарации дисперсной фазы в гидроциклоне при очистке вязкопластических буровых растворов // Инженернофизический журнал. 2011. Т. 84. № 2. С. 243–252.
18. Matvienko O.V., Bazuev V.P., Venik V.N., Smirnova N.G. Numerical investigation of Herschel – Bulkley fluids mixing // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Advanced Materials in Construction and Engineering. Сер. «International Scientific Conference of Young Scientists: Advanced Materials in Construction and Engineering, TSUAB 2014». 2015. P. 012034.
19. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Дульзон Н.К. Математическое моделирование течения закрученного потока вязкопластической жидкости в цилиндрическом канале // Инженернофизический журнал. 2014. Т. 87. № 5. С. 1129–1137.
20. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Сабылина Н.Р., Асеева А.Е., Суртаева А.А. Исследование установившегося течения вязкопластического битумного вяжущего, описываемого моделью Шведова – Бингама, в цилиндрической трубе // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. Т. 21. № 3. С. 158–177.
21. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Асеева А.Е. Математическое моделирование течения закрученного потока псевдопластической жидкости Балкли – Гершеля в цилиндрическом канале // Инженерно-физический журнал. 2019. Т. 92. № 1. С. 215–226.
22. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Асеева А.Е. Математическое моделирование течения закрученного потока дилатантной жидкости Балкли – Гершеля в цилиндрическом канале // Инженерно-физический журнал. 2019. Т. 92. № 6. С. 2641–2651.
23. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Южанова Н.К. Математическое моделирование течения закрученного потока псевдопластической жидкости в цилиндрическом канале // Инженерно-физический журнал. 2011. Т. 84, № 3. С. 544–547.
24. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Южанова Н.К. Математическое моделирование течения закрученного потока дилатантной жидкости в цилиндрическом канале // Инженерно-физический журнал. 2014. T. 87. № 1. С. 192–199.
25. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Черкасов И.C., Асеева А.Е., Веник В.Н. Течение битумного вяжущего, описываемого моделью Оствальда – де Вейля, в цилиндрической трубе // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. Т. 22. № 1. С. 171–192.
26. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Черкасов И.C., Литвинова А.Е. Исследование гидравлических характеристик потока водно-песчаной суспензии в трубе // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. Т. 22. № 2. С. 129–144.
27. Матвиенко О.В. Исследование установившегося течения псевдопластической жидкости, описываемой моделью Cиско, в цилиндрической трубе // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2018. № 55. С. 99–112.
28. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Москва : Наука, 1974.
29. Базуев В.П., Матвиенко О.В., Вороненко В.Л. Моделирование процесса модифицирования битума в кавитационно-смесительном диспергаторе // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2010. № 4. С. 121–128.
30. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Туркасова Н.Г., Байгулова А.И. Исследование процесса модификации битума в инжекторном смесителе // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 3. С. 202–213.
31. Матвиенко О.В., Агафонцева М.В., Базуев В.П. Исследование динамики пузырька в закрученном потоке нелинейно-вязкой жидкости // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. №. 4. С. 144 –156.
32. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Веник В.Н., Смирнова Н.Г. Численное исследование процесса образования кавитационных пузырьков в смесительном устройстве // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 4 (45). С. 231–245.
33. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Веник В.Н., Смирнова Н.Г. Экспериментальное исследование процесса кавитации в технологических устройствах // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 6. С. 165–176.
34. Матвиенко О.В., Эфа А.К., Базуев В.П., Евтюшкин Е.В. Численное моделирование распада турбулентной струи в спутном закрученном потоке // Известия вузов. Физика. 2006. Т. 49. № 6. С. 96–107.
35. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Южанова Н.К. Численное исследование перехода к турбулентному режиму течения внутренних закрученных потоков битумных вяжущих // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 2. С. 132–143.
36. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Смирнова Н.Г., Пушкарева Г.В., Дульзон Н.К. Исследование смешения коаксиальных закрученных потоков для приготовления битумных дисперсных систем // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 3 (44). С. 123–134.
37. Матвиенко О.В., Литвинова А.Е. Исследование установившегося течения высокопарафинистого битумного вяжущего, описываемого моделью Балкли – Гершеля, в цилиндрической трубе // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2021. Т. 23. № 4. С. 79–99.
38. Матвиенко О.В. Исследование теплообмена и формирования турбулентности во внутреннем закрученном потоке жидкости при низких числах Рейнольдса // Инженерно-физический журнал. 2014. Т. 87. № 4. С. 908–918.
39. Матвиенко О.В., Асеева А.Е. Математическое моделирование закрученного потока термовязкой псевдопластической жидкости Сиско в цилиндрическом канале // Инженернофизический журнал. 2020. Т. 93. № 4. С. 857–869.
40. Колбановская А.С., Михайлов В.В. Дорожные битумы. Москва : Транспорт, 1973. 246 с.
41. Ширкунов А.С., Рябов В.Г., Кудинов А.В., Нечаев А.Н., Дегтянников А.С. Взаимосвязь адгезионных свойств нефтяных дорожных битумов и содержания в них высокоплавких парафинов // Химия и технология топлив и масел. 2011. № 1. С. 36–39.
Рецензия
Для цитирования:
Матвиенко О.В., Литвинова А.Е., Фирсанова Н.С. Исследование расходных характеристик установившегося течения высокопарафинистого битумного вяжущего в цилиндрической трубе. Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2021;23(5):71-85. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2021-23-5-71-85
For citation:
Matvienko O.V., Aseeva A.E., Firsanova N.S. Stabilized flow rate of high-paraffin asphalt cement in cylindrical pipe. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture. 2021;23(5):71-85. (In Russ.) https://doi.org/10.31675/1607-1859-2021-23-5-71-85
Просмотров:
450
Послать статью по эл. почте 