ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШЕГОСЯ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОПЛАСТИЧЕСКОГО БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО, ОПИСЫВАЕМОГО МОДЕЛЬЮ ШВЕДОВА – БИНГАМА, В ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ТРУБЕ


https://doi.org/10.31675/1607-1859-2019-21-3-158-177

Полный текст:


Аннотация

В работе проведено исследование течения битумного вяжущего, описываемого моделью Шведова – Бингама, в цилиндрической трубе, определена зависимость расхода жидкости от перепада давления, получены зависимости для радиального распределения скорости и эффективной вязкости течения. В пристеночной части течения эффективная вязкость характеризуется низкими значениями. Однако в окрестности жесткой зоны наблюдается существенный рост значений эффективной вязкости. С ростом скоростей сдвиговых деформаций происходит уменьшение эффективной вязкости, что объясняется процессами разрушения микроструктуры среды. С увеличением перепада давления происходит уменьшение размеров жесткой зоны. С повышением предельного напряжения сдвига среда становится менее подвижной, жесткая зона, локализованная в приосевой части трубы, увеличивается в размерах. При этом значения скорости уменьшаются по всему сечению трубы. Вариация значений пластической вязкости не влияет на положение жесткой зоны. Проведенные исследования показали, что при значениях числа Бингама Bn < 0,1 неньютоновские свойства течения можно не учитывать и с точностью, достаточной для инженерных расчетов, рассматривать течение ньютоновской жидкости с вязкостью mpl.


Об авторах

О. В. Матвиенко
Томский государственный архитектурно-строительный университет; Томский государственный университет
Россия

Матвиенко Олег Викторович, докт. физ.-мат. наук, профессор, Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2; профессор, Томский государственный университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36



В. П. Базуев
Томский государственный архитектурно-строительный университет

Базуев Виктор Павлович, канд. физ.-мат. наук, ст. научный сотрудник

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2



Н. Р. Сабылина
Томский государственный университет

Сабылина Наталья Романовна, магистрант

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36



А. Е. Асеева
Томский государственный университет

Асеева Алѐна Евгеньевна, магистрант

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36



А. А. Суртаева
Томский государственный архитектурно-строительный университет

Суртаева Анастасия Анатольевна, магистрант

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2



Список литературы

1. Бабак О.Г., Старков Г.Б. Применение модифицированных вяжущих в дорожном строительстве // Дорожная техника и технологии. 2001. № 5. С. 72–75.

2. 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.

3. Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М. : Химия, 1973. 432 с.

4. Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов. М. : Химия, 1983. 192 с.

5. Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения. CПб. : Профессия, 2007. 560 с.

6. Матвиенко О.В., Унгер Ф.Г., Базуев В.П. Математические модели производственных процессов для приготовления битумных дисперсных систем. Томск : Изд-во ТГАСУ, 2015.

7. Кутепов A.M., Полянин Л.Д., Запрянов З.Д., Вязьмин А.В., Казенин Д.А. Химическая гидродинамика : справочное пособие. М. : Бюро Квантум, 1996.

8. Климов Д.М., Петров А.Г., Георгиевский Д.В. Вязкопластические течения: динамический хаос, устойчивость и перемешивание. М. : Наука, 2005.

9. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. М. : Мир, 1964.

10. Алексеева К.Г., Борзенко Е.И. Структура течения жидкости Шведова – Бингама в канале со скачком сечения // Известия вузов. Физика. 2012. № 7-2. С. 15–19.

11. Турбин М.В. Исследование начально-краевой задачи для модели движения жидкости Гершеля – Балкли // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Физика. Математика. 2013. № 2. С. 246–257.

12. Борзенко Е.И., Рыльцов И.А., Шрагер Г.Р. Кинематика течения жидкости Балкли – Гершеля со свободной поверхностью при заполнении канала // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2017. № 5. С. 53–64.

13. Борзенко Е.И., Шрагер Г.Р., Якутенок В.А. Течение неньютоновской жидкости со свободной поверхностью при заполнении круглой трубы // Прикладная механика и техническая физика. 2012. Т. 53. № 2. С. 53–60.

14. Борзенко Е.И., Шрагер Г.Р., Якутенок В.А. Моделирование процесса заполнения плоских каналов вязкопластичной жидкостью // Теоретические основы химической технологии. 2011. Т. 45. № 2. С. 187–193.

15. Зубович С.О. Анализ математической модели симметричного течения тяжелой вязкопластической среды Гершеля – Балкли в зазоре вращающихся валков // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2010. Т. 1. № 3. С. 130–133.

16. Муравлева Л.В. Течения вязкопластической среды Бингама – Ильюшина в симметричном канале переменной ширины // Вестник Московского университета. Сер. 1. Матем., мех. 2012. № 3. С. 65–67.

17. Вишняков В.И., Покровский Л.Д. К теории нестационарных течений вязкопластических сред // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. Вып. 8. Условия доступа : http://engjournal.ru/catalog/fundamentals/physics/876.html

18. 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.

19. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Южанова Н.К. Математическое моделирование течения закрученного потока дилатантной жидкости в цилиндрическом канале // Инженернофизический журнал. 2014. T. 87. № 1. С. 192–199.

20. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Дульзон Н.К. Математическое моделирование течения закрученного потока вязкопластической жидкости в цилиндрическом канале // Инженерно-физический журнал. 2014. Т. 87. № 5. С. 1129–1137.

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. 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.

23. 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.

24. 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.

25. Матвиенко О.В. Исследование теплообмена и формирования турбулентности во внутреннем закрученном потоке жидкости при низких числах Рейнольдса // Инженернофизический журнал. 2014. Т. 87. № 4. С. 908–918.

26. 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.

27. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Дульзон Н.К., Смирнова Н.Г., Агафонова М.В. Численное исследование структуры течения и теплообмена при закрученном течении битумнодисперсных систем в цилиндрических каналах // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 2 (43). С. 80–93.

28. 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.

29. 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.

30. 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.

31. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М. : Наука, 1974.

32. Матвиенко О.В. Численное исследование течения неньютоновских жидкостей в цилиндрическом канале // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57. № 8-2. С. 183–189.

33. 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.

34. 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.

35. 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. С. 012034.


Дополнительные файлы

Для цитирования: 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;(3):158-177. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2019-21-3-158-177

For citation: Matvienko O.V., Bazuev V.P., Sabylina N.R., Aseeva A.E., Surtaeva A.A. SHVEDOV-BINGHAM MODEL OF STEADY FLOW OF VISCO-PLASTIC BITUMEN BINDER IN CYLINDRICAL TUBE. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture. 2019;(3):158-177. (In Russ.) https://doi.org/10.31675/1607-1859-2019-21-3-158-177

Просмотров: 41

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1607-1859 (Print)
ISSN 2310-0044 (Online)