Ученые в РФ выявили влияние конденсата на поток газа при моделировании работы двигателя в космосе

Санкт-Петербург. Российские ученые впервые выявили влияние конденсации на газовые потоки при моделировании процессов истечения струй из двигателей космических аппаратов в открытом космосе. При охлаждении газа в потоке образуются кластеры атомов или молекул, влияющие на газовую динамику потока.

Исследование проводят ученые НГУ и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.

"Внутри газового потока образуются ассоциаты, связанные пусть слабыми силами в единый объект, который начинает двигаться иначе, нежели одиночные частицы. Такой ассоциат начинает, во-первых, преодолевать ударные волны, а во-вторых - вмешиваться в газовую динамику потока, внося при этом дополнительные вклады в изменения некоторых важных параметров. Ранее ученые таких изменений не наблюдали, поэтому мы решили их подробно исследовать", - приводит ТАСС слова научного сотрудника лаборатории молекулярной кинетики отдела прикладной физики физфака НГУ Кирилла Дубровина.

При моделировании процесса истечения газовых струй из двигателя в вакуум, то есть в разреженное пространство на испытательном стенде в условиях лаборатории, ученые заметили довольно серьезные изменения некоторых параметров.

"При истечении газа из двигателя космического аппарата после сгорания жидкого топлива она составляет порядка 4 тысяч кельвинов, а на лабораторных стендах можно оперировать только комнатными температурами. При расширении любой газ охлаждается, но только если в первом случае его охлаждение почти незаметно, то во втором - значительно. Из-за вмешательства в моделирование процесса конденсации в холодных потоках могут образовываться кластеры - ассоциаты из нескольких атомов или молекул, объединенных между собой очень слабыми Ван-дер-Ваальсовыми силами. Иными словами, частицы газа слипаются между собой и объединяются в некоторые конгломераты", - рассказали ученые.

Кроме того, ученые нашли прикладное применение газовым кластерам. Так как частицы связаны друг с другом в один ассоциат слабыми силами, при взаимодействии с поверхностью эти связи разрываются, ассоциат распадается, а поток частиц растягивается по полируемой поверхности, делая ее идеально гладкой. Таким образом, их можно использовать для полировки поверхностей, например в эндопротезировании, где важна идеальная гладкость поверхностей имплантов для их лучшей приживаемости внутри человеческого организма.