МНОГОФА́ЗНОЕ ТЕЧЕ́НИЕ

МНОГОФА́ЗНОЕ ТЕЧЕ́НИЕ (ге­те­ро­ген­ное те­че­ние, дис­перс­ное те­че­ние, не­од­но­род­ное те­че­ние), те­че­ние сме­си ве­ществ, на­хо­дя­щих­ся в разл. аг­ре­гат­ных со­стоя­ни­ях и взаи­мо­дей­ст­вую­щих ме­ж­ду со­бой. При М. т. мо­гут про­те­кать го­мо­ген­ные и ге­те­ро­ген­ные хи­мич. ре­ак­ции, а на меж­фаз­ных гра­ни­цах – ио­ни­за­ция и фа­зо­вые пе­ре­хо­ды. В этих про­цес­сах ме­ж­ду фа­за­ми те­че­ния про­ис­хо­дит об­мен мас­сой, им­пуль­сом, ки­не­тич. энер­ги­ей и те­п­ло­той.

В М. т. од­но или неск. ве­ществ (дис­перс­ная фа­за) мел­ко рас­пре­де­ле­но в дру­гом (дис­пер­си­он­ная не­су­щая сре­да). В за­ви­си­мо­сти от аг­ре­гат­ных со­стоя­ний ве­ществ вы­де­ля­ют сле­дую­щие ви­ды те­чений: М. т. сус­пен­зии (сме­си не­су­щей жид­ко­сти с твёр­ды­ми час­ти­ца­ми), эмуль­сии (сме­си жид­ко­сти с ка­п­ля­ми др. жид­ко­сти), га­зо­взве­си (сме­си га­за с твёр­ды­ми час­ти­ца­ми или ка­п­ля­ми жид­ко­сти), аэ­ро­взве­си и аэ­ро­зо­ля (сме­си воз­ду­ха с твёр­ды­ми или жид­ки­ми час­ти­ца­ми), пу­зырь­ко­вой сре­ды (сме­си жид­ко­сти с пу­зырь­ка­ми га­за). Важ­ный ча­ст­ный слу­чай М. т. – двух­фаз­ное те­че­ние, в ко­то­ром при­сут­ст­ву­ют толь­ко две фа­зы од­но­го и то­го же ве­ще­ст­ва.

При по­ли­дис­перс­но­сти твёр­дой фа­зы про­ис­хо­дит се­па­ра­ция час­тиц по раз­ме­рам: час­ти­цы раз­ных раз­ме­ров кон­цен­три­ру­ют­ся в раз­ных об­лас­тях не­су­щей фа­зы вплоть до пол­но­го от­сут­ст­вия час­тиц в не­ко­то­рых об­лас­тях. В ча­ст­но­сти, кон­цен­тра­ция час­тиц вбли­зи по­верх­но­сти мо­жет быть мно­го­крат­но вы­ше их кон­цен­тра­ции в не­воз­му­щён­ном по­то­ке (об­ра­зу­ют­ся пе­лё­ны и гор­ки из твёр­дых час­тиц). Ско­рость час­тиц от­но­си­тель­но га­за в про­цес­се те­че­ния мо­жет из­ме­нять­ся в ши­ро­ких пре­де­лах: от ну­ле­вой («вмо­ро­жен­ное» те­че­ние час­тиц) до сверх­зву­ко­вой; в про­цес­се дви­же­ния ме­ня­ют­ся так­же фор­ма и раз­ме­ры час­тиц. Всё это ока­зы­ва­ет об­рат­ное воз­дей­ст­вие на па­ра­мет­ры те­че­ния не­су­щей фа­зы, ко­то­рое, как пра­ви­ло, яв­ля­ет­ся тур­бу­лент­ным. Мел­кие час­ти­цы по­дав­ля­ют тур­бу­лент­ность, круп­ные – уве­ли­чи­ва­ют её ин­тен­сив­ность. При взаи­мо­дей­ст­вии час­тиц со стен­кой воз­мож­но об­ра­зо­ва­ние ка­пель и плё­нок на стен­ке, их от­рыв, на­блю­да­ет­ся так­же эро­зия стен­ки. Раз­ме­ры дис­пер­си­он­ных час­тиц в разл. М. т. мо­гут су­ще­ст­вен­но раз­ли­чать­ся: в та­бач­ном ды­ме – ок. 2,5·10^–7 м, в цве­точ­ной пыль­це – (15–20)·10^–6 м, в ту­ма­не – (3–50)·10^–6 м; раз­мер час­тиц, об­ра­зую­щих­ся при го­ре­нии твёр­до­го то­п­ли­ва в ра­кет­ных дви­га­те­лях, – от еди­ниц до со­тен мик­ро­мет­ров.

М. т. мо­жет рас­смат­ри­вать­ся как со­во­куп­ность взаи­мо­про­ни­каю­щих и взаи­мо­дей­ст­вую­щих друг с дру­гом фаз, ка­ж­дая из ко­то­рых за­пол­ня­ет объ­ём, за­ня­тый всей сме­сью, и име­ет свою кон­цен­тра­цию, темп-ру, дав­ле­ние и ско­рость. Дви­же­ние ка­ж­дой фа­зы опи­сы­ва­ет­ся урав­не­ния­ми ме­ха­ни­ки сплош­ной сре­ды или в рам­ках ста­ти­стич. мо­де­лей дви­же­ния час­тиц в тур­бу­лент­ном по­то­ке (с учё­том ме­ха­нич. и те­п­ло­во­го меж­фаз­но­го взаи­мо­дей­ст­вия). Из­лу­че­ние и рас­про­стра­не­ние зву­ка, а так­же тур­бу­лент­ность не­су­ще­го по­то­ка в М. т. име­ют су­ще­ст­вен­но иной вид, чем в од­но­род­ных (од­но­фаз­ных) по­то­ках.

В при­ро­де М. т. на­блю­да­ют­ся при рас­про­стра­не­нии ат­мо­сфер­ных аэ­ро­зо­лей, эво­лю­ции ку­че­вых об­ла­ков, раз­ви­тии пес­ча­ных бурь, дви­же­нии про­дук­тов из­вер­же­ния вул­ка­на и др. При­ме­ры М. т. в тех­но­ло­гич. про­цес­сах – го­ре­ние рас­пы­лён­но­го твёр­до­го и жид­ко­го то­п­ли­ва, пнев­мотранс­порт уголь­ной пы­ли, гид­рав­лич. спо­со­бы до­бы­чи по­лез­ных ис­ко­пае­мых, об­те­ка­ние ле­та­тель­ных ап­па­ра­тов за­пы­лён­ным га­зом.