Влияние размеров сосуда на результаты измерений вязкости жидкостей бесконтактным аэрогидродинамическим методом

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.

1. Xu D., Zheng B., Guo L. X., Zheng L. Metalurgija, 2022, vol. 61, no. 2, pp. 301–304.

2. Park 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/s41586-021-03359-9

3. Guo 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/ad33f6

4. Fu W., Zhang X. Optik, 2020, vol. 207, no. 164451, 8 p. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.164451

5. Fu W., Li D., Zhang X. Phys. Fluids, 2024, vol. 36, no. 102130, 13 p. https://doi.org/10.1063/5.0234516

6. Hu Y., Xue J. Metals, 2023, vol. 13, no. 1224, 20 p. https://doi.org/10.3390/met13071224

7. Hao, Z., Chen, H., Jin, X., Liu, Z. Materials, 2022, vol. 15, no. 9001. 18 p. https://doi.org/10.3390/ma15249001

8. Jiang 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.8.064005

9. Гребенникова Н. М., Мордасов М. М. Пневматический метод контроля вязкости жидкостей // Вестник ТГТУ. 2005. Т. 11. № 1А. С. 81–87.

10. Савенков 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.2022-11-57-64

11. Гализдра 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.

12. Мордасов М. М., Савенков А. П., Сафонова М.Э., Сычев В. А. Бесконтактный метод измерения поверхностного натяжения // Измерительная техника. 2018. № 6. С. 55–60.

13. Мордасов Д. М. Пневмодинамический бесконтактный кон-троль плотности жидких веществ // Вестник ТГТУ. 2004. Т. 10. № 3. С. 666–674.

14. Li Y., Zou Q., Ma L. Rev. Sci. Instrum., 2025, vol. 96, no. 055101, 9 p. https://doi.org/10.1063/5.0251999

15. Ding 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.2025.116484

16. Миргородская 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.2023-8-53-59

17. Федосенко 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/10.26297/0579-3009.2021.4.13

18. Novoselov 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/bioengineering9010018

19. Mir M. A., Tirumkudulu M. S. Soft Matter., 2024, vol. 20, no. 22, pp. 4358–4365. https://doi.org/10.1039/d4sm00050a

20. Nemade L. S., Patil M. P. Int. J. Appl. Pharm., 2023, vol. 15, no. 3, pp. 208–219. https://dx.doi.org/10.22159/ijap.2023v15i3.47327

21. Zhou G., Zhang X., Yan W., Qiu Z. Processes, 2025, vol. 13, no. 2427, 16 p. https://doi.org/10.3390/pr13082427

22. Chen 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.2022.02.003

23. Ushkova 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.v11i6.4856

24. 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.

25. 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/app15062933

26. Krishnan S. S. J., Nagarajan P. K. Appl. Surf. Sci., 2019, vol. 489, pp. 560–575. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.06.038

27. Мордасов 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/AUT20180111

28. Блинов, Л. М. Ленгмюровские пленки // Успехи физических наук. 1988. Т. 155. Вып. 3. С. 443–480. https://doi.org/10.3367/UFNr.0155.198807c.0443