<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">firesmi</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0869-7493</issn><issn pub-type="epub">2587-6201</issn><publisher><publisher-name>ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.18322/PVB.2016.25.07.6-15.</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">firesmi-554</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>COMBUSTION AND EXPLOSION PROCESSES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Экспериментальное исследование закономерностей испарения капель воды, движущихся последовательно в области высокотемпературных продуктов сгорания</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Experimental study of features of water droplets evaporation at the moving consistently through high-temperature com-bustion products</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Войтков</surname><given-names>И. С.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">i.voytkov@ges.tomsk.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Волков</surname><given-names>Р. С.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">romanvolkov@tpu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Высокоморная</surname><given-names>О. В.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">vysokomornaja@tpu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Стрижак</surname><given-names>П. А.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">pavelspa@tpu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff xml:lang="ru" id="aff-1"><institution>Национальный исследовательский Томский политехнический университет</institution><country>Russian Federation</country></aff><pub-date pub-type="collection"><year>2016</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>16</day><month>05</month><year>2018</year></pub-date><volume>25</volume><issue>7</issue><fpage>6</fpage><lpage>15</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Войтков И.С., Волков Р.С., Высокоморная О.В., Стрижак П.А., 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Войтков И.С., Волков Р.С., Высокоморная О.В., Стрижак П.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Войтков И.С., Волков Р.С., Высокоморная О.В., Стрижак П.А.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/554">https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/554</self-uri><abstract><p>Проведено экспериментальное исследование основных закономерностей испарения группы (двух, трех и четырех) капель воды, движущихся последовательно через высокотемпературные (около 1100 К) газы. Характерные размеры (радиусы) капель (1-3 мм), начальные расстояния между ними (4-36 мм), исходные скорости движения (0,5-2 м/с), а также скорости встречного перемещения высокотемпературных газов (1,5 м/с) варьировались в типичных для перспективных высокотемпературных газопарокапельных приложений диапазонах. С использованием средств высокоскоростной (до 6·105 кадров в секунду) видеорегистрации “Phantom”, программных комплексов “Tema Auto-motive” и “Phantom Camera Control” установлены характерные скорости движения и уменьшение характерных размеров каждой из капель при изменении расстояний между ними в широком диапазоне (от сопоставимых с размерами капель до кратно превышающих их). Определены условия коагуляции капель, их торможения и ускорения в высокотемпературном газовом потоке. Выявлено влияние на интенсивность этих процессов начальных размеров капель, расстояния между ними, начальной температуры жидкости, а также числа капель и траектории их движения во встречном потоке высоко-температурных (около 1000 К) газов. Экспериментально обоснован один из наиболее типичных механизмов коагуляции капель в высокотемпературных газовых средах.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Introduction. The paper presents the results of experimental investigation of cross impact of water droplets in a flow while moving and evaporation in a medium of high-temperature gases, which cor¬respond in temperature to the typical combustion products due to a fire. We considered the sequential schemes of droplet movement and the schemes when the trajectories of droplet movement diverged relative to each other. Materials and methods. The area full of high-temperature (about 1000 K) combustion products was created using the model of fire source (hollow cylinder of height h = 1 m and diameter d = 0.15 m). Droplets moved in the opposite direction of the gas medium. In experiments we applied the tools of high-speed video recording (up to 106 frames per second) and also the optical diagnostic methods of two-phase gas flows (Particle Image Velocimetry, Particle Tracking Velocimetry, Stereoscopic Particle Image Velocimetry, Shadow Photography). Results. In experiments the decrease in typical radius R of water droplets and change in distance Ld between neighboring droplets was the main defining characteristics. From the experiments we deter-mined the velocity variation of droplets moving sequentially, distance, at which the subsequent droplet catches the next one in a flow, and there is a coalescence. The influence of initial distance between neighboring droplets in a flow on their approximation while movement in a channel with high-¬temperature gases at various values of initial speed of droplet was investigated. Also, we determined the impact scale of the vapor trace forming from evaporation of droplets moving ahead on the eva¬pora¬tion intensity of the next droplets. It was revealed that heating and evaporation of the next droplets in a vapor-gas trace of preceding ones are less intense. The influence of initial water temperature on the approach and the coalescence of droplets moving subsequently in a flow of high-temperature gases were determined. It was illustrated that the previous heat-up of water accelerates the droplet coales¬cence in a flow under conditions of relatively short initial distances between droplets. Also, the extreme distances between droplets were defined, in pro-viding which there is a coalescence of droplets when they pass the area of high-temperature combustion products. Conclusions. We illustrated the satisfactory correlation of experimental results with the data of nu¬me¬-rical simulation carried out previously. The theoretical hypothesis about the significant influence of water droplets moving ahead (through high-temperature gases) on the conditions of evaporation and movement of subsequent ones was proved experimentally.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>высокотемпературные газы</kwd><kwd>капли воды</kwd><kwd>последовательное движение</kwd><kwd>коагуляция</kwd><kwd>испарение</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Корольченко Д. А., Громовой В. Ю., Ворогушин О. О. Применение тонкораспыленной воды для тушения пожаров в высотных зданиях // Вестник МГСУ. - 2011. - № 1-2. - С. 331-335.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Корольченко Д. А., Громовой В. Ю., Ворогушин О. О. Применение тонкораспыленной воды для тушения пожаров в высотных зданиях // Вестник МГСУ. - 2011. - № 1-2. - С. 331-335.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Соковиков В. В., Тугов А. Н., Гришин В. В., Камышев В. Н. Автоматическое водяное пожаротушение с применением тонкораспыленной воды на электростанциях // Энергетик.-2008.-№ 6. - С. 37-38.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Соковиков В. В., Тугов А. Н., Гришин В. В., Камышев В. Н. Автоматическое водяное пожаротушение с применением тонкораспыленной воды на электростанциях // Энергетик.-2008.-№ 6. - С. 37-38.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сегаль М. Д. Использование тонкораспыленной воды для повышения противопожарной защиты кабельных сооружений АЭС // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций.-2011.- № 4. - С. 61-64.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Сегаль М. Д. Использование тонкораспыленной воды для повышения противопожарной защиты кабельных сооружений АЭС // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций.-2011.- № 4. - С. 61-64.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Виноградов А. Г. Методика расчета экранирующих свойств водяных завес // Пожаровзрывобезопасность. - 2014.- Т. 23, № 1. - С. 45-56.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Виноградов А. Г. Методика расчета экранирующих свойств водяных завес // Пожаровзрывобезопасность. - 2014.- Т. 23, № 1. - С. 45-56.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Виноградов А. Г. Применение теории затопленных струй к расчету параметров водяных завес // Пожаровзрывобезопасность. - 2014. - Т. 23, № 5. - С. 76-87.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Виноградов А. Г. Применение теории затопленных струй к расчету параметров водяных завес // Пожаровзрывобезопасность. - 2014. - Т. 23, № 5. - С. 76-87.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Саламов А. А. Современная система пожаротушения “водяной туман” высокого давления // Энергетик. - 2012.- № 3. - С. 16-18.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Саламов А. А. Современная система пожаротушения “водяной туман” высокого давления // Энергетик. - 2012.- № 3. - С. 16-18.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Терпигорьев В. Водяной туман как средство защиты объектов культуры // Алгоритм безопасности. - 2006.- № 5. - С. 18-20.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Терпигорьев В. Водяной туман как средство защиты объектов культуры // Алгоритм безопасности. - 2006.- № 5. - С. 18-20.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Westerweel J. Fundamentals of digital particle image velocimetry // Measurement Science and Technology.-1997.- Vol. 8, No. 12. - P. 1379-1392. DOI: 10.1088/0957-0233/8/12/002.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Westerweel J. Fundamentals of digital particle image velocimetry // Measurement Science and Technology.-1997.- Vol. 8, No. 12. - P. 1379-1392. DOI: 10.1088/0957-0233/8/12/002.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Akhmetbekov Y. K., Alekseenko S. V., Dulin V. M., Markovich D. M., Pervunin K. S. Planar fluorescence for round bubble imaging and its application for the study of an axisymmetric two-phase jet // Experiments in Fluids. - 2010.- Vol. 48, No. 4. - P. 615-629. DOI: 10.1007/s00348-009-0797-0.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Akhmetbekov Y. K., Alekseenko S. V., Dulin V. M., Markovich D. M., Pervunin K. S. Planar fluorescence for round bubble imaging and its application for the study of an axisymmetric two-phase jet // Experiments in Fluids. - 2010.- Vol. 48, No. 4. - P. 615-629. DOI: 10.1007/s00348-009-0797-0.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Khalighi B., Lee Y. H. Particle tracking velocimetry: an automatic image processing algorithm // Applied Optics. - 1989.- Vol. 28, No. 20. - P. 4328-4332. DOI: 10.1364/AO.28.004328.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khalighi B., Lee Y. H. Particle tracking velocimetry: an automatic image processing algorithm // Applied Optics. - 1989.- Vol. 28, No. 20. - P. 4328-4332. DOI: 10.1364/AO.28.004328.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Maeda M., Kawaguchi T., Hishida K. Novel interferometric measurement of size and velocity distributions of spherical particles in fluid flows // Measurement Science and Technology.-2000.-Vol. 11, No. 12. - Р. L13-L18. DOI: 10.1088/0957-0233/11/12/101.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Maeda M., Kawaguchi T., Hishida K. Novel interferometric measurement of size and velocity distributions of spherical particles in fluid flows // Measurement Science and Technology.-2000.-Vol. 11, No. 12. - Р. L13-L18. DOI: 10.1088/0957-0233/11/12/101.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Glover A. R., Skippon S. M., Boyle R. D. Interferometric laser imaging for droplet sizing: a method for droplet-size measurement in sparse spray systems // Applied Optics.-1995.-Vol. 34, No. 36.-P. 8409-8421. DOI: 10.1364/AO.34.008409.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Glover A. R., Skippon S. M., Boyle R. D. Interferometric laser imaging for droplet sizing: a method for droplet-size measurement in sparse spray systems // Applied Optics.-1995.-Vol. 34, No. 36.-P. 8409-8421. DOI: 10.1364/AO.34.008409.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Dehaeck S., Van Parys H., Hubin A., Van Beeck J. P. A. J. Laser marked shadowgraphy: a novel optical planar technique for the study of microbubbles and droplets // Experiments in Fluids. - 2009. - Vol. 47, No. 2. - P. 333-341. DOI: 10.1007/s00348-009-0668-8.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dehaeck S., Van Parys H., Hubin A., Van Beeck J. P. A. J. Laser marked shadowgraphy: a novel optical planar technique for the study of microbubbles and droplets // Experiments in Fluids. - 2009. - Vol. 47, No. 2. - P. 333-341. DOI: 10.1007/s00348-009-0668-8.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Влияние начальных параметров распыленной воды на характеристики ее движения через встречный поток высокотемпературных газов // Журнал технической физики. - 2014.- Т. 84, № 7. - С. 15-23.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Влияние начальных параметров распыленной воды на характеристики ее движения через встречный поток высокотемпературных газов // Журнал технической физики. - 2014.- Т. 84, № 7. - С. 15-23.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Критериальные выражения для условий торможения и последующего уноса капель воды высокотемпературными газами // Журнал технической физики. - 2015.- Т. 85, № 9. - С. 50-55.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Критериальные выражения для условий торможения и последующего уноса капель воды высокотемпературными газами // Журнал технической физики. - 2015.- Т. 85, № 9. - С. 50-55.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Статистический анализ последствий столкновений двух капель воды при их движении в высокотемпературном газовом потоке // Письма в Журнал технической физики. - 2015.- Т. 41, № 17. - С. 53-60.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Статистический анализ последствий столкновений двух капель воды при их движении в высокотемпературном газовом потоке // Письма в Журнал технической физики. - 2015.- Т. 41, № 17. - С. 53-60.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Особенности испарения двух капель воды, движущихся последовательно через высокотемпературные продукты сгорания // Теплофизика и аэромеханика. - 2014.- Т. 21, № 2. - С. 269-272.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Особенности испарения двух капель воды, движущихся последовательно через высокотемпературные продукты сгорания // Теплофизика и аэромеханика. - 2014.- Т. 21, № 2. - С. 269-272.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Strizhak P. A. Influence of droplet distribution in a “water slug” on the temperature and concentration of combustion products in its wake // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2013. - Vol. 86, No. 4. - P. 895-904. DOI: 10.1007/s10891-013-0909-9.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Strizhak P. A. Influence of droplet distribution in a “water slug” on the temperature and concentration of combustion products in its wake // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2013. - Vol. 86, No. 4. - P. 895-904. DOI: 10.1007/s10891-013-0909-9.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Janiszewski J. Measurement procedure of ring motion with the use of high speed camera during electromagnetic expansion // Metrology and Measurement Systems. - 2012. - Vol. 19, No. 2. - P. 797-804.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Janiszewski J. Measurement procedure of ring motion with the use of high speed camera during electromagnetic expansion // Metrology and Measurement Systems. - 2012. - Vol. 19, No. 2. - P. 797-804.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Janiszewski J. Ductility of selected metals under electromagnetic ring test loading conditions // International Journal of Solids and Structures. - 2012. - Vol. 49, No. 7-8. - P. 1001-1008. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2012.01.005.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Janiszewski J. Ductility of selected metals under electromagnetic ring test loading conditions // International Journal of Solids and Structures. - 2012. - Vol. 49, No. 7-8. - P. 1001-1008. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2012.01.005.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Reyssat É., Chevy F., Biance A.-L., Petitjean L., Quéré D. Shape and instability of free-falling liquid globules //Europhysics Letters.-2007.-Vol. 80, No. 3.-P. 34005.DOI:10.1209/0295- 5075/80/34005.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Reyssat É., Chevy F., Biance A.-L., Petitjean L., Quéré D. Shape and instability of free-falling liquid globules //Europhysics Letters.-2007.-Vol. 80, No. 3.-P. 34005.DOI:10.1209/0295- 5075/80/34005.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit22"><label>22</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Flock A. K., Guildenbecher D. R., Chen J., Sojka P. E., Bauer H. J. Experimental statistics of droplet trajectory and air flow during aerodynamic fragmentation of liquid drops // International Journal of Multiphase Flow. - 2012.- Vol. 47. - P. 37-49. DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2012.06.008.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Flock A. K., Guildenbecher D. R., Chen J., Sojka P. E., Bauer H. J. Experimental statistics of droplet trajectory and air flow during aerodynamic fragmentation of liquid drops // International Journal of Multiphase Flow. - 2012.- Vol. 47. - P. 37-49. DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2012.06.008.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
