E. S. Baymetova, L. K. Makarkin, A. A. Chernova, A. R. Shigapova

THE INFLUENCE OF AIR-BORNE SUSPENSION INJECTION VELOCITY ON NEAR-WAKE DYNAMICS

This paper discusses the features of the near-wake aerodynamics of a multiphase air-borne suspension and studies the effect of the initial velocity of a subsonic two-phase flow on near-wake dynamics. The spatial problem of the flow of a two-phase medium (air-borne suspension with a water content of 1%) around a cube is considered. The calculated area is a 10.9 m long parallelepiped, square in the cross section with a characteristic size of 2.2 m, inside which, at an equal distance from the side, upper, and lower faces and at a distance of 0.7 m from the left side, there is a cube with a side length d = 0.2 m. The side, top, and bottom faces of the parallelepiped are impenetrable walls. The physical properties of the two-phase medium are determined by the standard properties of its components (air and water); the surface tension at the interface (σ) is 0.0728 N/m. The presence of the second phase and its dynamics are considered within the framework of the Euler and Lagrange approaches. As a result of a series of computational experiments, graphs of the variation of the homogenization criterion in the section behind the cube (x = 1.1 m) are plotted, and the topological features of a viscous vortex wake formed behind the streamlined body are analyzed. Criterial dependences are established for estimating the maximum velocity of liquid particles in the air-borne suspension flow depending on the initial velocity of the air-borne suspension, as well as functional dependences for estimating the position of the intervortical shear flow boundary, the flow separation point when the cube is flown around, and the characteristic size of the near wake. A diagram of the regimes of a two-phase air-borne suspension flow around a cube is constructed. It is shown that, at air phase velocities related to the region of transient (or undeveloped) turbulent gas flow, the regime of the air-borne suspension flow around a body is determined by the concentration of the aqueous phase.

Acknowledgement: This research was supported by the Russian Science Foundation, grant No. 25-21-00067, https://rscf.ru/project/25-21-00067).

Е. С. Байметова, Л. К. Макаркин, А. А. Чернова, А. Р. Шигапова

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ВДУВА АЭРОВЗВЕСИ НА ДИНАМИКУ БЛИЖНЕГО СЛЕДА

В данной работе рассматриваются особенности аэродинамики ближнего следа многофазной аэровзвеси, исследуется влияние начальной скорости дозвукового двухфазного потока на динамику ближнего следа. Рассматривается пространственная задача об обтекании куба потоком двухфазной среды (аэровзвесью с содержанием воды 1 %). Расчетная область представляет собой параллелепипед длиной 10,9 м с квадратом в сечении с характерным размером 2,2 м, внутри которого на равном удалении от боковых, верхней и нижней граней и на расстоянии 0,7 м от левой грани расположен куб с длиной стороны d = 0,2 м. Боковые, верхняя и нижняя грани параллелепипеда являются непроницаемыми стенками. Физические свойства двухфазной среды определены стандартными свойствами ее компонентов (воздуха и воды), поверхностное натяжение на межфазной границе (σ) составляет 0,0728 Н/м. Наличие второй фазы и ее динамика рассматриваются в рамках подходов Эйлера и Лагранжа. В результате серии вычислительных экспериментов построены графики изменения критерия гомогенизации в сечении за кубом (x = 1,1 м), проанализированы топологические особенности вязкого вихревого следа, формируемого за обтекаемым телом. Установлены критериальные зависимости для оценки максимальной скорости частиц жидкости в потоке аэровзвеси в зависимости от начальной скорости аэровзвеси, а также функциональные зависимости для оценки положения границы сдвигового течения между вихрями, точки отрыва потока при обтекании куба и характерных размеров ближнего следа. Построена диаграмма режимов обтекания куба двухфазным потоком аэровзвеси, показано, что при скоростях воздушной фазы, относящихся к области переходного (или неразвитого) турбулентного течения газа, режим обтекания тела аэровзвесью определяет концентрация водной фазы.

Благодарность: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-21-00067, https://rscf.ru/project/25-21-00067.

     

Библиографическая ссылка на статью

The Influence of Air-Borne Suspension Injection Velocity on near-Wake Dynamics / E. S. Baymetova, L. K. Makarkin, A. A. Chernova, A. R. Shigapova // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2026. - Iss. 4. - P. 47-58. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2026.4.047-058. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2026-4/2026-4_556.html
(accessed: 26.09.2026).