При выводе стандартных уравнений предполагалось, что течение пленки расплава ламинарное. Расчеты, проведенные для тонких слоев жидкости, растекающихся по поверхности твердого тела, дают достаточно высокие значения критического числа Рейнольдса, при котором возможно возникновение неустойчивости движения. Если использовать в качестве определяющего размера толщину пленки, а все физические параметры относить к температуре ее внешней поверхности, то критическое число Рейнольдса должно превышать 102. Однако в подобных расчетах, как правило, не учитывается зависимость основных теплофизических свойств и в первую очередь вязкости расплавленной жидкости от температуры.
Попытки расчета течения пленок с переменной вязкостью дают значительно меньшие значения критического числа Рейнольдса (порядка нескольких единиц), однако полного подобия расчетных моделей с действительным процессом оплавления аморфных материалов типа стекла пока не достигнуто. Тем не менее следует отметить, что при течении пленки расплава на поверхностях сопловых вкладышей ракетных двигателей или на боковых поверхностях затупленных тел принципиально могут быть достигнуты указанные критические значения числа Рейнольдса.
К сожалению, экспериментальные исследования течения расплавленных пленок во всех областях, кроме окрестности точки торможения, сопряжены со значительными трудностями из-за ограниченной мощности современных экспериментальных установок. Но даже в окрестности точки торможения было отмечено появление волн на поверхности оплавляющегося стекла, которые тем не менее не вызывали каких-либо вторичных явлений, характерных для неустойчивого течения, например разбрызгивания расплава. Волнообразование на поверхности расплавленного стекла отмечено не только при лабораторных испытаниях, но и на природных образованиях космического происхождения, например, на австралийских тектитах. По сравнению с нерегулярной структурой и формой волн на образцах, испытанных в наземных установках, тектиты поражают внимание правильной формой колец на поверхности. Предполагают, что образование последних связано с влиянием массовых сил (перегрузок), причем этот факт не противоречит теоретическим оценкам.
Все перечисленные обстоятельства дают основания надеяться, что результаты расчетов на базе уравнений ламинарного течения пленки расплава отвечают действительной картине процесса оплавления в широком диапазоне условий обтекания тела и позволяют определить его основные закономерности, которые будут также справедливы при числах, близких к критическим. Заметим, что вязкость кварцевого стекла, наиболее интересного представителя стеклообразных материалов, столь высока, что при выходе расплава на боковую поверхность затупленного конуса он перестает увлекаться силами аэродинамического воздействия и как бы «замерзает». Тем самым отпадает вопрос об устойчивости течения пленки. Это намного упрощает расчетную схему, поскольку основным процессом на поверхности теплозащитного покрытия становится не стекание пленки, а испарение стекла.
Дополнительная информация: современные технологии позволяют в полной мере заменять традиционные виды энергии альтернативными — природными источниками. Использовать энергию окружающей среды может тепловой насос — это устройство может полноценно работать на энергии, накопленной в воде, земле или в воздухе.
3 октября 2012
