izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2025-6-48-55izmertech-2411Research ArticleМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯMECHANICAL MEASUREMENTSВлияние размеров сосуда на результаты измерений вязкости жидкостей бесконтактным аэрогидродинамическим методомInfluence of vessel dimensions on the results of liquid viscosity measurements by the non-contact aerohydrodynamic methodhttps://orcid.org/0000-0001-6424-6462СавенковА. П.SavenkovA. P.

Александр Петрович Савенков

Тамбов

Aleksandr P. Savenkov

Tambov

savencow@yandex.ruСычёвВ. А.SychevV. A.

Владислав Андреевич Сычёв

Тамбов

Vladislav A. Sychev

Tambov

flyholand@mail.ruМищенкоС. В.MischenkoS. V.

Сергей Владимирович Мищенко

Тамбов

Sergey V. Mischenko

Tambov

msv@tstu.ruТамбовский государственный технический университетРоссияTambov State Technical UniversityRussian Federation2025131220257464855Copyright © Савенков А.П., Сычёв В.А., Мищенко С.В., 20252025Савенков А.П., Сычёв В.А., Мищенко С.В.Savenkov A.P., Sychev V.A., Mischenko S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izmt.ru/jour/article/view/2411

Исследование направлено на повышение точности бесконтактных измерений вязкости в условиях ограниченного объёма пробы контролируемойжидкости. Рассмотрен бесконтактный аэродинамическийметод, основанный на деформации поверхности жидкости струёй газа и позволяющий измерять вязкость непосредственно в технологическом аппарате или таре с жидкостью либо в любом сосуде произвольной формы, размеры которого превышают минимально допустимые. С целью определенияминимальных размеров сосуда экспериментально исследовано влияние расстояний от стенок и дна прямоугольного сосуда до области взаимодействия струи и контролируемойжидкости на результаты измерений её вязкости. Эксперименты выполнены на импульсном бесконтактном устройстве с наклонным аэродинамическим воздействием (бесконтактном аэрогидродинамическом вискозиметре). Для изменения размеров сосуда применены дополнительные подвижные стенки и затопленное перемещаемое дно. Исследованы жидкости вязкостью 0,710 Па·с (касторовое масло) и 26,1 Па·с (эпоксидная смола) при 25 °C. Углы аэродинамического воздействия составляли 20° и 50°, давление газа перед отверстием истечения газовой струи варьировали на двух уровнях – 5,4 и 7,0 кПа. Определены минимальные размеры сосуда – длина 80 мм, ширина 40 мм, толщина слоя жидкости 20 мм, при которых дополнительная погрешность измерений вязкости, обусловленная влиянием стенок сосуда, не превышает 1,5 %. Минимальный объём пробы жидкости в прямоугольном сосуде составляет 64 мл. Полученные результаты полезны сотрудникам химико-аналитических лабораторий на предприятиях химической, нефтяной, электротехнической и пищевой промышленности.

The research is aimed at improving the accuracy of non-contact viscosity measurements in conditions of a limited sample volume of a tested liquid. A non-contact aerodynamic method based on the deformation of the liquid surface by a gas jet is considered and makes it possible to measure viscosity directly in a technological apparatus or container with liquid or in any vessel of arbitrary shape, the dimensions of which exceed the minimum allowable. In order to determine the minimum size of the vessel, the effect of distances from the walls and bottom of a rectangular vessel to the area of the impingement of the jet to the tested liquid on the viscosity measurement results was experimentally investigated. The experiments were performed on a pulsed non-contact device with an inclined aerodynamic impingement (a non-contact aerohydrodynamic viscometer). Additional movable walls and a submerged movable bottom were utilized to change the vessel dimensions. Liquids with viscosity of 0.710 Pa·s (castor oil) and 26.1 Pa·s (epoxy resin) at 25 °C were studied. The angles of aerodynamic impingement were 20° and 50°, and the gas pressure in front of the gas jet outlet varied at two levels – 5.4 and 7.0 kPa. The minimum dimensions of the vessel are determined – length 80 mm, width 40 mm, thickness of the liquid layer 20 mm, at which the additional measurement error of viscosity due to the infl uence of the vessel walls does not exceed 1.5 %. The minimum volume of a liquid sample in a rectangular vessel is 64 ml. The results obtained are useful to employees of chemical analysis laboratories in the chemical, petroleum, electrical and food industries.

бесконтактный метод измеренийвязкостьгазжидкостьповерхностьразмеры сосудаструяgasjetliquidnon-contact measurement methodviscosityvessel dimensionssurfaceReferencesXu D., Zheng B., Guo L. X., Zheng L. Metalurgija, 2022, vol. 61, no. 2, pp. 301–304.Li Y., Zou Q., Ma L. Effective optimization of measurement accuracy of rotational viscometers based on the double cylindrical perturbation model. Review of Scientifc Instruments, 96(5), 055101 (2025). https://doi.org/10.1063/5.0251999Park S., Choe W., Lee H., Park J. Y., Kim J., Moon S. Y., Cvelbar U. Nature, 2021, vol. 592, no. 7852, pp. 49–53. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03359-9Ding S., Liu Y., Yue M., Xu M., Cao H, Yang Z. Contactless identifi cation of liquid types in thin-walled container using electromechanical impedance of a 1–3 piezoelectric composite sensor. Sensors and Actuators: A. Physical, 388, 116484 (2025). https://doi.org/10.1016/j.sna.2025.116484Guo Y., Guo X., Xu S., Shi J. J. Phys. D: Appl. Phys., 2024, vol. 57, no. 245206, 10 p. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ad33f6Mirgorodskaya A. V. The history of the development of the capillary method for measuring kinematic viscosity: from the Lomonosov viscometer to the information-measuring system. Izmeritel’naya Tekhnika, (8), 53–59 (2023). (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-8-53-59 ; https://elibrary.ru/ytliokFu W., Zhang X. Optik, 2020, vol. 207, no. 164451, 8 p. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.164451Novoselov A. G., Sorokin S. A., Baranov I. V., Martyushev N. V., Rumiantceva O. N., Fedorov A. A. Comprehensive studies of the processes of the molecular transfer of the momentum, thermal energy and mass in the nutrient media of biotechnological industries. Bioengineering, 9(1), 18 (2022). https://doi.org/10.3390/bioengineering9010018Fu W., Li D., Zhang X. Phys. Fluids, 2024, vol. 36, no. 102130, 13 p. https://doi.org/10.1063/5.0234516Mir M. A., Tirumkudulu M. S. A viscosity measurement technique for ultra-low sample volumes. Soft Matter, 20(22), 4358–4365 (2024). https://doi.org/10.1039/d4sm00050aHu Y., Xue J. Metals, 2023, vol. 13, no. 1224, 20 p. https://doi.org/10.3390/met13071224Nemade L. S., Patil M. P. Formulation development, optimization, and evaluation of lansoprazole loaded nanosuspension. International Journal of Applied Pharmaceutics, 15(3), 208–219 (2023). https://dx.doi.org/10.22159/ijap.2023v15i3.47327Hao, Z., Chen, H., Jin, X., Liu, Z. Materials, 2022, vol. 15, no. 9001. 18 p. https://doi.org/10.3390/ma15249001Zhou G., Zhang X., Yan W., Qiu Z. Preparation, performance evaluation and mechanisms of a diatomite-modifi ed starch-based fl uid loss agent. Processes, 13(8), 2427 (2025). https://doi.org/10.3390/pr13082427Jiang Y., Zou Z., Yang L., Shen L., Liu Y., Zhang M. Phys. Rev. Fluids, 2023, vol. 8, no. 064005, 19 p. https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.8.064005Chen T., Yang Y., Bing S., Sun Z., Ma B., Yang Z. Study on in situ viscosity model of tight oil and its measurement method. Energy Reports, 8(4), 547–558 (2022). https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.02.003Гребенникова Н. М., Мордасов М. М. Пневматический метод контроля вязкости жидкостей // Вестник ТГТУ. 2005. Т. 11. № 1А. С. 81–87.Ushkova T., Kopteva A., Shpenst V., Sutikno T., Jopri M. H. In-line measurement of multiphase fl ow viscosity. Bulletin of Electrical Engineering and Informatics, 11(6), 3609–3616 (2022). https://doi.org/10.11591/eei.v11i6.4856Савенков А. П., Сычёв В. А. Модель измерений вязкости бес-контактным аэрогидродинамическим методом // Измерительная техника. 2022. № 11. С. 57–64. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-11-57-64Domostroev A. V., Dem’yanov A. A., Klim O. V., Yudchenko D. A. Comparative studies of continuous vibrational petroleum viscosimeters. Izmeritel’naya Tekhnika, (3), 62–66 (2013). (In Russ.) https://elibrary.ru/rcnzdjГализдра В. И., Мищенко С. В., Мордасов Д. М., Мордасов М. М. Контроль поверхностного натяжения жидких веществ в промышленных условиях // Заводская лаборатория (Диагностика материалов). 1997. Т. 63. № 5. С. 28–30.Masseni F., Tetti G., Zumbo A., Noé C., Polizzi G., Stumpo L., Ferrero A., Pastrone D. Evaluation of UV-Curable Solid Rocket Propellants’ Properties for Advanced 3D Printing Technologies. Applied Sciences, 15(6), 2933 (2025). https://doi.org/10.3390/app15062933Мордасов М. М., Савенков А. П., Сафонова М.Э., Сычев В. А. Бесконтактный метод измерения поверхностного натяжения // Измерительная техника. 2018. № 6. С. 55–60.Krishnan S. S. J., Nagarajan P. K. Infl uence of stability and particle shape effects for an entropy generation based optimized selection of magnesia nanofl uid for convective heat fl ow applications. Applied Surface Science, 489, 560–575 (2019). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.06.038Мордасов Д. М. Пневмодинамический бесконтактный кон-троль плотности жидких веществ // Вестник ТГТУ. 2004. Т. 10. № 3. С. 666–674.Savenkov A. P., Mordasov M. M., Sychev V. A. Contactless pneumoelectric fl uid viscosity measurement device. Izmeritel’naya Tekhnika, (9), 43–49 (2020). (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-9-43-49 ; https://elibrary.ru/jvxomdLi Y., Zou Q., Ma L. Rev. Sci. Instrum., 2025, vol. 96, no. 055101, 9 p. https://doi.org/10.1063/5.0251999Savenkov A. P., Sychev V. A. Model of viscosity measurements by noncontact aerohydrodynamic method. Izmeritel’naya Tekhnika, (11), 57–64 (2022). (In Russ.) https://doi.org/10.3244 6/0368-1025it.2022-11-57-64 ; https://elibrary.ru/fpnxfcDing S., Liu Y., Yue M., Xu M., Cao H, Yang Z. Sensors and Actuators: A. Physical, 2025, vol. 388, no. 116484, 8 p. https://doi.org/10.1016/j.sna.2025.116484Savenkov A. P., Sychev V. A., Mischenko S. V. A study of a non-contact aerohydrodynamic viscometer sensitivity to infl uencing quantities. Instruments, (10), 1–9 (2023). (In Russ.) https://elibrary.ru/UBPLGEМиргородская А. В. История развития капиллярного метода измерений кинематической вязкости: от вискозиметра Ломоносова до информационно-измерительной системы // Измерительная техника. 2022. № 7. С. 24–29. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-8-53-59Mordasov M. M., Savenkov A. P., Safonova M. E., Sychev V. A. Non-Contact Triangulation Measurement of Distances to Mirror Surfaces. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 54(1), 69–75 (2018). https://doi.org/10.3103/S8756699018010119Федосенко Т. В., Пацюк Л. К., Кондратенко В. В., Усанова Ю. Ю. Влияние температуры на изменение коэффициента поверхностного натяжения овощных пюре // Известия вузов. Пищевая технология. 2021. № 4. С. 65–69. https://doi.org/10.26297/0579-3009.2021.4.13Blinov L. M. Langmuir fi lms. Soviet Physics Uspekhi, 31(7), 623–644 (1988). https://doi.org/10.1070/PU1988v031n07ABEH003573Novoselov A. G., Sorokin S. A., Baranov I. V., Martyushev N. V., Rumiantceva O. N., Fedorov A. A. Bioengineering, 2022, vol. 9, no. 18, 12 p. https://doi.org/10.3390/bioengineering9010018Mischenko S. V., Mordasov M. M., Savenkov A. P., Sychev V. A. Analysis of the infl uence of sizes of a vessel with a liquid on the readings of Brookfi eld viscometer. Izmeritel’naya Tekhnika, (4), 51–5 6 (2020). (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-4-51-56 ; https://elibrary.ru/wgrdll.Mir M. A., Tirumkudulu M. S. Soft Matter., 2024, vol. 20, no. 22, pp. 4358–4365. https://doi.org/10.1039/d4sm00050aMir M. A., Tirumkudulu M. S. Soft Matter., 2024, vol. 20, no. 22, pp. 4358–4365. https://doi.org/10.1039/d4sm00050aNemade L. S., Patil M. P. Int. J. Appl. Pharm., 2023, vol. 15, no. 3, pp. 208–219. https://dx.doi.org/10.22159/ijap.2023v15i3.47327Nemade L. S., Patil M. P. Int. J. Appl. Pharm., 2023, vol. 15, no. 3, pp. 208–219. https://dx.doi.org/10.22159/ijap.2023v15i3.47327Zhou G., Zhang X., Yan W., Qiu Z. Processes, 2025, vol. 13, no. 2427, 16 p. https://doi.org/10.3390/pr13082427Zhou G., Zhang X., Yan W., Qiu Z. Processes, 2025, vol. 13, no. 2427, 16 p. https://doi.org/10.3390/pr13082427Chen T., Yang Y., Bing S., Sun Z., Ma B., Yang Z. Energy Rep., 2022, vol. 8, no. 4, pp. 547–558. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.02.003Chen T., Yang Y., Bing S., Sun Z., Ma B., Yang Z. Energy Rep., 2022, vol. 8, no. 4, pp. 547–558. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.02.003Ushkova T., Kopteva A., Shpenst V., Sutikno T., Jopri M. H. Bull. Electr. Eng. Inform., 2022, vol. 11, no. 6, pp. 3609–3616. https://doi.org/10.11591/eei.v11i6.4856Ushkova T., Kopteva A., Shpenst V., Sutikno T., Jopri M. H. Bull. Electr. Eng. Inform., 2022, vol. 11, no. 6, pp. 3609–3616. https://doi.org/10.11591/eei.v11i6.4856Домостроев А. В., Демьянов А. А., Клим О.В., Юдченко Д. А. Сравнительные исследования поточных вибрационных вискозиметров нефти // Измерительная техника. 2013. № 3. С. 62–66.Домостроев А. В., Демьянов А. А., Клим О.В., Юдченко Д. А. Сравнительные исследования поточных вибрационных вискозиметров нефти // Измерительная техника. 2013. № 3. С. 62–66.Masseni F., Tetti G., Zumbo A., Noé C., Polizzi G., Stumpo L., Ferrero A., Pastrone D. Appl. Sci., 2025, vol. 15, no. 2933, 22 p. https://doi.org/10.3390/app15062933Masseni F., Tetti G., Zumbo A., Noé C., Polizzi G., Stumpo L., Ferrero A., Pastrone D. Appl. Sci., 2025, vol. 15, no. 2933, 22 p. https://doi.org/10.3390/app15062933Krishnan S. S. J., Nagarajan P. K. Appl. Surf. Sci., 2019, vol. 489, pp. 560–575. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.06.038Krishnan S. S. J., Nagarajan P. K. Appl. Surf. Sci., 2019, vol. 489, pp. 560–575. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.06.038Мордасов М. М., Савенков А. П., Сафонова М. Э., Сычев В. А. Бесконтактное триангуляционное измерение расстояния до зеркальных поверхностей // Автометрия. 2018. Т. 54. № 1. С. 80–88. https://doi.org/10.15372/AUT20180111Мордасов М. М., Савенков А. П., Сафонова М. Э., Сычев В. А. Бесконтактное триангуляционное измерение расстояния до зеркальных поверхностей // Автометрия. 2018. Т. 54. № 1. С. 80–88. https://doi.org/10.15372/AUT20180111Блинов, Л. М. Ленгмюровские пленки // Успехи физических наук. 1988. Т. 155. Вып. 3. С. 443–480. https://doi.org/10.3367/UFNr.0155.198807c.0443Блинов, Л. М. Ленгмюровские пленки // Успехи физических наук. 1988. Т. 155. Вып. 3. С. 443–480. https://doi.org/10.3367/UFNr.0155.198807c.0443

The authors declare that there are no conflicts of interest present.