Jornal de termodinâmica e catálise
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Abstrato

Investigação do efeito das condições de gravidade reduzida e microgravidade no comportamento de uma única bolha (gota) fixada em uma superfície sólida em um líquido

Michael Shoikhedbrod

O estudo do comportamento da bolha de gás (gota) sob condições de gravidade reduzida e microgravidade pode ser usado no projeto conceitual de sistemas de gerenciamento gás-líquido baseados em aeronaves e no espaço. É muito importante considerar a influência das condições alteradas de gravidade e microgravidade no comportamento da bolha de gás (gota) fixada na superfície sólida, pois essa influência pode ser mais forte do que outras ações de forças externas. O principal objetivo da presente pesquisa é investigar o efeito das condições de gravidade reduzida e microgravidade no comportamento de uma única bolha (gota), fixada na superfície sólida no líquido. Foi desenvolvida uma nova técnica matemática para modelar o comportamento das bolhas de gás (gotas), fixadas na superfície sólida no líquido sob condições de gravidade reduzida e microgravidade. Essas técnicas foram usadas para modelar o comportamento dos perfis das bolhas de gás (gotas) e para calcular sua mudança de energia de superfície comum sob condições de gravidade diminuída, aumentada e microgravidade. O modelo também foi usado para estimar as condições de rompimento e fixação das bolhas (gotas) na superfície sólida nessas condições. Os cálculos numéricos do modelo desenvolvido permitiram estabelecer que sob gravidade reduzida a bolha de gás (gota) é 'elevada' na superfície sólida no líquido e sua energia de superfície comum é livre. As bolhas de gás com volumes (como exemplo) de 1,9-2,2 cm3 são arrancadas da superfície sólida e sua energia livre é transformada na energia cinética da bolha saltando do topo para o fundo do líquido. As bolhas de gás com volumes de 2,3-2,8 cm3 foram fixadas na superfície sólida e sua energia livre foi gasta nas oscilações das bolhas de gás na superfície sólida. Sob condições de gravidade aumentada a bolha de gás (gota) é 'colocada' na superfície sólida no líquido e a energia de superfície comum não é livre e é gasta nas oscilações das bolhas (gotas) na superfície sólida.

As conclusões teóricas e os cálculos numéricos do modelo desenvolvido foram provados nos testes conduzidos da aeronave parabólica. Os testes provaram que o modelo desenvolvido pode simular corretamente o comportamento das bolhas de gás e dos perfis de gotas, sua mudança de energia de superfície comum e estimar as condições de seu rasgo e fixação na superfície sólida em condições de microgravidade e reduzida. As técnicas de computador do modelo podem simular o comportamento das bolhas e gotas sob diferentes influências de forças externas em condições de microgravidade (g=0) quando elas são consideradas. Além disso, o uso do modelo desenvolvido permite controlar o comportamento das bolhas de gás e gotas em microgravidade por meio de mudanças controladas da tensão superficial e do ângulo coesivo (ação de reativos apolares).