Комплексное исследование, касающееся того, как скорость и характер удара капли о микротекстурированную поверхность влияют на формирование короны у капель воды, провели специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами. 
Результаты исследования станут основой для разработки водоотталкивающей защиты лопастей ветровых и газовых турбин, а также систем противообледенения самолетов, сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.
В министерстве подчеркнули, что при высокоскоростном ударе капли воды о поверхность она распадается на корону и множество мелких капель. Этот процесс оказывает влияние на эрозию материалов, эффективность теплообмена и удаление воды с поверхности. Однако параметры скоростей и размеров капель, которые возникают при столкновении с поверхностями в реальных условиях, редко становились предметом изучения.
«Мы выяснили, что микро- и наноструктура поверхности влияет на симметрию короны капель и скорость разбрызгивания. На микротекстурированных поверхностях корона капель будет симметричной и устойчивой, в то время как на шероховатых необработанных — асимметричной. При этом удаление жидкости во время распада короны может замедляться в зависимости от уровня шероховатости. Понимание этих процессов позволит выбрать оптимальные характеристики поверхностей, обеспечивающие водоотталкивающие и противообледенительные свойства», — отметил один из авторов исследования, доцент Научно-образовательного центра И. Н. Бутакова ТПУ Максим Пискунов.
На основе экспериментальных данных ученые разработали эмпирическую модель, которая позволяет предсказать развитие короны у капель, а также ее диаметр в момент распада. Модель учитывает влияние инерции капель и адгезии поверхности. Испытания показали, что модель способна предсказывать диаметр короны в пределах 20% для капель воды и этанола в рамках заявленных показателей.
«Слабый удар капли о поверхность приводит к менее выраженной короне и почти отсутствию брызг, однако это не гарантирует более широкую зону смачивания: при невысокой скорости капля хуже распределяется по материалу. То, как долго вода задержится, определяется прежде всего не степенью шероховатости, а водоотталкивающими свойствами и правильно подобранной микро- и нанотекстурой покрытия. Правильная текстура способствует более быстрому сбрасыванию воды и льда. Поверхности с высоким сцеплением, наоборот, удерживают влагу дольше», — добавил ассистент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Никита Хомутов.
В исследовании участвовали ученые Инженерной школы энергетики, Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ и Института теплофизики СО РАН. Результаты работы были опубликованы в журнале Experimental Thermal and Fluid Science.
Фото: hi-tech.mail.ru