Ученые ТПУ создали модель, предсказывающую поведение бинарных капель при спрейном распылении
Исследование выполнено при грантовой поддержке Российского научного фонда (№ 24-45-00012). Результаты работы ученых опубликованы в журнале Physics of Fluids (Q1, IF: 4,3), статья отмечена редактором журнала и получила статус Editor's Pick (выбор редактора – прим.).
Традиционные математические модели с использованием аналитических методов чаще всего рассматривали случаи монокомпонентных и однородно прогретых капель. Это затрудняло возможность точно предсказать поведение сложных микрокапель в условиях нестационарного теплового потока и влажного газа. Понимание этих процессов важно для оптимизации аэрозольной доставки лекарств в сложную геометрию дыхательных путей.
Ученые лаборатории тепломассопереноса ТПУ разработали новую модель прогрева и испарения бинарных капель (состоящих из двух компонентов). Она основана на аналитическом решении уравнений сопряженного тепломассопереноса в жидкости и газе. Это позволяет достоверно прогнозировать распределения температур и концентраций компонентов в капле и окружающем газе.
Результаты математического моделирования политехники сравнивали с экспериментальными данными по прогреву и испарению бинарной капли из воды и этанола.
Наш подход позволяет предсказывать динамику изменения радиуса бинарной капли во времени при ее прогреве и испарении в условиях близких тем, которые наблюдается при движении аэрозолей в дыхательных путях, а также прогнозировать то, как будет распределяться температура и компонентный состав внутри бинарной капли при ее движении. Это особенно важно для целевой доставки (с конкретным компонентным составом) лекарственных препаратов в дыхательные пути, — отмечает один из авторов модели и руководитель проекта, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Антонов.
В исследовании приняли участие ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета, Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе и Университета Бергамо (Италия).
Источник: Служба новостей ТПУ