Экспериментальные исследования течения водоуглеводородных и биологических дисперсий в микроканалах

Рахимов, Артур Ашотович

Экспериментальные исследования течения водоуглеводородных и биологических дисперсий в микроканалах тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

Рахимов, Артур Ашотович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Уфа МЕСТО ЗАЩИТЫ

2014 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Экспериментальные исследования течения водоуглеводородных и биологических дисперсий в микроканалах»

Автореферат диссертации на тему "Экспериментальные исследования течения водоуглеводородных и биологических дисперсий в микроканалах"

На правах рукописи

\У

Рахимов Артур Ашотович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ВОДОУГЛЕВОДОРОДНЫХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ДИСПЕРСИЙ В МИКРОКАНАЛАХ

01,02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

005548971

2 2 МДП 2014

Уфа-2014

005548971

Работа выполнена в лаборатории «Экспериментальная гидродинамика» Института механики Уфимского научного центра РАН.

Научный руководитель: Кандидат физико-математических наук,

старший научный сотрудник Ахметов Альфир Тимирзянович

Официальные оппоненты: Гималтдинов Ильяс Кадирович,

доктор физико-математических наук, профессор, Стерлитамакский филиал Башкирского государственного

университета, г. Стерлитамак заведующий кафедрой прикладной математики и механики

Скалдин Олег Алексеевич,

доктор физико-математических наук, профессор, Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра РАН, г. Уфа, заведующий лабораторией «Физика твердого тела»

Ведущая организация: Федеральное государственное

бюджетное учреждение науки Институт механики и

машиностроения Казанского научного центра Российской академии наук

Защита состоится 20 мая 2014 г. в 15:00, ауд. 216 физ,- мат. корпуса на заседании диссертационного совета Д212.013.09 при Башкирском государственном университете по адресу: 450076, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Башкирского государственного университета.

Автореферат разослан # 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, • профессор ¿/^ Ковалева Лиана Ароновна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Микрогидродинамика (микрофлюидика) возникла с развитием нанотехнологий в 1990-х годах, а последующая миниатюризация технических устройств привела к её бурному развитию. Она применяется для создания лабораторий-на-чипе (англ. 1аЬ-оп-И1е-сЫр), регулирования микропотоков и т. п. Для понимания законов микрогидродинамики требуется хорошее знание микромира и его влияния на макросвойства, а для этого необходимо углубленное изучение процессов в порах земных пород и в сосудистой системе живых организмов, что объясняет актуальность исследования.

Многие технологические и природные процессы связаны с движением дисперсных систем, в частности, к ним относится течение нефти и эмульсий в пористой среде. Высококонцентрированные обратные водонефтяные эмульсии обладают гидродинамической особенностью - высокой вязкостью, значительно превышающей вязкость несущей фазы. При их течении в капиллярах и пористой структуре проявляется эффект динамического запирания, который заключается в том, что течение жидкости, несмотря на постоянно действующий перепад давления, прекращается по показаниям прецизионных электронных весов, измеряющих с точностью до 0,1 мг. Детальное изучение структуры потока под микроскопом обнаруживает, что на самом деле течение прекращается не полностью, а уменьшается со временем более чем на 3 порядка, поэтому это явление было названо эффектом динамического запирания. Наличие данного эффекта объясняет успех применения водонефтяных эмульсий в потокоотклоняющих технологиях, в качестве жидкостей для глушения скважин и буровых растворов с кольматационными свойствами, однако механизм проявления этого эффекта до сих пор оставался неизученным.

Развитие гидродинамики дисперсий в микроканалах требует исследования различных типов течения и поведения микрокапель дисперсной фазы в микромасштабе, интерпретации эффектов, связанных с переходом от течения в трубках к течению в капиллярных системах. Микрогидродинамика биологической дисперсии — крови представляет особый интерес в связи с необходимостью детального исследования течения крови и её составляющих в человеческом организме для разработки препаратов и методов лечения людей с тяжелыми заболеваниями. Развитие этого направления в медицине требует экспериментальных исследований при гидродинамических условиях, приближенных к живым организмам.

Цели и задачи исследования.

Цель работы - экспериментальное исследование особенностей течения и гидродинамических эффектов, возникающих при движении эмульсий в различных типах микроканалов при постоянных перепадах давления, исследование течения биологической дисперсии, человеческой крови, в гидродинамических условиях, приближенных к живым организмам.

В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:

изучение особенностей течения обратных водоуглеводородных эмульсий в различных типах микроканалов (радиальной модели течения ячейки Хили-Шоу, стеклянных капиллярах, капиллярах с сужением, кернах, системах микроканалов, изготовленных методом мягкой фотолитографии) с целью обнаружения эффекта динамического запирания и определения взаимного соответствия исследуемых характеристик - свойства раствора и периода времени до проявления эффекта динамического запирания;

• экспериментальные исследования, направленные на выявление и изучение способов, ускоряющих наступление эффекта динамического запирания, и способов выведения эмульсий из этого состояния;

изучение движения биологической дисперсии - чело веческой крови при течении в осесимметричном микроканале с различной ориентацией в гравитационном поле, а также при перепадах давления, соизмеримых с перепадами давления в человеческом организме;

экспериментальная проверка предложенной ранее гипотезы физического механизма динамического запирания эмульсиями микроканалов, объясняющая запирание эмульсий за счет «трения» между микрокаплями воды во входной зоне микроканала и их деформацией.

Научная новизна.

1. Установлено, что эффект динамического запирания водоуглеводородных эмульсий, обнаруженный ранее только для осесимметричных течений, проявляется также и для радиальных течений, объёмной капиллярной структуры (керн), капилляров с плавными сужениями. Выявлены основные этапы перехода в состояние динамического запирания для радиального течения: формирование радиальных трубок тока; их искривление - хаотизация течения, сопровождающаяся уменьшением расхода эмульсии; конвульсивный процесс приостановления движения (предшествующий запиранию), характеризующийся формированием «эквипотенциальных» линий. Показано, что в состоянии запирания возникают микропотоки, движение которых происходит не по радиальным направлениям,

соответствующим течению подаваемой жидкости, а по каналам, случайно образовавшимся между неподвижными островками из капель.

2. Установлено, что эффект динамического запирания быстрее наступает для эмульсий с большей дисперсностью.

3. Показана существенная роль включений на возникновение эффекта динамического запирания: в капиллярах с плавным сужением динамическое запирание наблюдается только при наличии включений. Такие включения, хоть и единичные и несущественно перекрывают микроканал, кардинально влияют на изменение структуры течения эмульсии и приводят к динамическому запиранию.

4. Исследованы способы воздействия для вывода эмульсии из состояния запирания; механические воздействия (разрушение «запертой» структуры во входной зоне микроканала) приводят только к кратковременным восстановлениям движения; одним из способов воздействия на запертую эмульсионную структуру для выхода из состояния динамического запирания является действие сильных ультразвуковых полей, длительность воздействия прямо зависит от периода времени до наступления запирания. При длительном УЗ-воздействии эмульсия приходила в повторное состояние динамического запирания.

5. Показано различие в проявлении эффекта динамического запирания при течении крови через стеклянный капилляр при малых перепадах давления и при различной ориентации в гравитационном поле: при горизонтальном движении происходит динамическое запирание, сменяющееся возобновлением движения с разным расходом; при течении вертикально вниз со временем наступает довольно устойчивое динамическое запирание, а при течении крови вверх после наступления запирания седиментационные процессы приводят к возобновлению течения, и далее обнаруживается подобие автоколебательного режима.

6. Полученный в состоянии запирания результат увеличения скорости движения эмульсии в капилляре с уменьшением перепада давления и визуально наблюдаемые, с помощью высокоскоростной съёмки, деформированные капли во входной зоне микроканала, изготовленного методом мягкой фотолитографии, подтверждают роль деформации капель в механизме динамического запирания.

Достоверность результатов обеспечивается применением современных измерительных средств, методик измерения и согласием с доступными данными других авторов, независимыми литературными данными, так и с существующими модельными представлениями. Качество и надежность регистрации изучаемых явлений и гидродинамических процессов были обусловлены тем, что она

выполнялась с высоким пространственным (до 0,2 мкм) и временным разрешением (до 100 мкс). Проведённые измерения сопровождались оценками их погрешности и установлением взаимного соответствия (непротиворечивости) исследуемых характеристик, явлений и параметров. Значительная часть исследований поддерживалась многочисленными фантами, включающими как научную экспертизу на стадии подачи заявки, так и периодическую отчетность в процессе выполнения проекта, что является дополнительным подтверждением достоверности и актуальности работы. Результаты исследований не противоречат физическим законам и аналогичным результатам, полученным другими авторами.

Практическая значимость.

Эффект динамического запирания, обнаруженный для широкого класса течений водонефтяных эмульсий, и подтвержденная гипотеза механизма его возникновения, объясняющая запирание эмульсий за счет трения между микрокаплями воды и их деформацией, могут быть использованы для разработки новых принципов потокоотклоняющих технологий и глушения скважин, а также для подтверждения результатов методик по использованию кольматационных свойств эмульсий.

Выявленные в ходе экспериментальных исследований значительное влияние высокой дисперсности эмульсии и (или) наличие включений, на ускорение наступления эффекта динамического запирания, могут быть использованы при разработке эмульсий, обладающих кольматирующими свойствами.

Обнаруженное влияние сильного ультразвукового поля на углеводородные эмульсии в состоянии динамического запирания, приводящее к оперативному выходу из этого режима, (длительность воздействия прямо зависит от периода времени до наступления запирания) может быть использовано в технологиях раскольматации скважин.

Динамическое запирание крови дает новое представление о возникновении инфарктов и инсультов и может лечь в основу новых методик для лечения этих и других сосудистых заболеваний.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований течения эмульсий в радиальной модели ячейки Хили-Шоу, кернах, стеклянных капиллярах и микрожидкостных устройств, изготовленных методом мягкой фотолитографии.

2. Результаты, подтверждающие гипотезу о физическом механизме динамического запирания, связывающую этот эффект с деформацией капель.

3. Результаты исследования течения биологической дисперсии крови в цилиндрических микроканалах, при изменении ориентации микроканала в гравитационном поле.

Личный вклад.

Результаты, представленные в диссертации, получены лично автором, либо при его непосредственном участии. Автор диссертации участвовал в постановке задач, решаемых в диссертационной работе. Интерпретация полученных данных проведена автором совместно с научным руководителем и соавторами по публикациям.

Апробация работы.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались на Международной уфимской зимней школе-конференции по математике и физике для студентов, аспирантов и молодых ученых; Научной конференции молодых ученых по механике сплошных сред, посвященной 80-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР A.A. Поздеева «Поздеевские чтения» в г.Перми (награжден дипломом за лучшую научную работу); Всероссийском съезде механиков в г.Нижнем Новгороде; VI региональной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике, физике и химии в Башкирском государственном университете. Уфа, 2006 (награжден дипломом I степени); Тринадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (награжден дипломом за лучшую работу); Международной конференции «Потоки и структуры в жидкостях: физика геосфер» Москва, 24-27 июня 2009 г., Международной конференции «Краевые задачи механики сплошных сред и их приложения». Казань, 20 Юг; Международной школе-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании». Уфа, 2-6 октября 2011 (награжден дипломом I степени); X Международной конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». ИТ СО РАН, Новосибирск, 2012г; V Российской конференции с международным участием «Многофазные системы: теория и приложения». Уфа, 2012 г; Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых "Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании". БашГУ, Уфа, 2012 г. (награжден дипломом I степени за лучший доклад).

Совместно с коллегами было подготовлено 6 отчётов по договорам.

Публикации.

Материалы диссертации опубликованы в 43 работах, из них 5 научных статей в журналах, рекомендованных ВАК. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 183 листа машинописного текста. Диссертация содержит 118 рисунков, 10 таблиц и список литературы из 89 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении показана актуальность диссертационной работы, формулируются цель и задачи исследования, представлены выносимые на защиту положения.

Глава 1 диссертации представляет собой общий обзор дисперсных систем, их гидродинамических свойств. Приводится классификация дисперсных систем и обзор реологических моделей неньютоновских сред. Учет слоя ПАВ на поверхности капель эмульсии (рис. 1) приводит к понятию эквивалентного гидродинамического радиуса гь.

А ////

'г Рис- Схематическое

(|' )! !( )! представление структуры

^ 1/1 эмульсионных капель

Р\ - 1 стабилизированных ПАВом.

/ \ *-/-«! ^ ~ расстояние между каплями, 5 -

/ \ толщина слоя ПАВ, г - радиус

капли, гь - эквивалентный гидродинамический радиус Представлены теоретические модели вязкости дисперсных систем в сравнении с экспериментами, полученными за последние десятилетия. Описаны работы, посвященные взаимодействию капель пен в сдвиговом потоке, приводятся механизмы утончения пенной пленки между двумя пузырьками, что может привести к образованию «черных пленок» и появлению застойных зон. Описано течение суспензии в микроканалах. Механизм закупоривания суспензиями микроканалов объясняется образованием арочных структур, которое приводит к остановке течения.

Приведены реологические параметры водоуглеводородных эмульсий различных по дисперсному составу и концентрации. Для эмульсионных систем зависимости касательного напряжения от скорости деформации сдвига (кривые течения) хорошо описываются в

рамках трех реологических моделей: Освальда - де Ваале (т = ку"), Гершеля-Баркли (г = г0 + ку") и Кэссона (т|/2 = т1012 + /л^у1/2), где к - индекс консистентности, п - показатель неньютоновского

поведения, т0 - предел текучести, //0 - пластическая вязкость. В

случаях, когда все три модели адекватно описывают экспериментальные данные, предпочтение перед моделью Гершеля-Балкли следует отдавать модели Освальда-де Ваале, поскольку она является двухпараметрической, а перед ней - Кэссона, ввиду того, что последняя — микрореологическая. Проводится тестирование простейших эмульгаторов с дистиллированной водой и гексаном на образование обратных эмульсий. Из приведенных результатов видно, что для дальнейшего изучения интересны эмульсии на эмульгаторах Брап-80 и Мирид. Представлены выводы проделанных экспериментальных работ по изучению эффекта динамического запирания в цилиндрическом и плоском капиллярах. В работах Ахметова А.Т., Телина А.Г., Мавлетова М.В. при изучении течения стабилизированной водонефтяной эмульсии (состав: минерализованная вода — 73%, эмульгатор нефтенол НЗ - 4%, нефть — 20%, 32% водный раствор хлорида кальция — 3%) в капилляре диаметром 100 мкм при усредненном градиенте давления 2,5МПа/м, было обнаружено, что массоперенос эмульсии, замеряемый по показаниям электронных весов, со временем прекращается. Более детальное изучение структуры потока под микроскопом обнаруживает, что на самом деле течение прекращается не полностью, а уменьшается со временем более чем на 3 порядка, поэтому обнаруженное явление было названо эффектом динамического запирания.

Глава 2 посвящена течению эмульсии через стеклянный капилляр. Приводится нахождение погрешности измерения. Тестовым экспериментом по течению жидкости, в том числе водоуглеводородной эмульсии, является эксперимент по течению в стеклянном капилляре длиной 4см, диаметром ЮОмкм.

Приведен состав и способ приготовления эмульсий, методика эксперимента, особенности течения в капилляре и реология эмульсий. Приведенные экспериментальные зависимости с большой степенью достоверности аппроксимируются степенной зависимостью напряжения сдвига от скорости деформации сдвига (жидкость Освальда-де-Ваале):

т = к?", (1)

где к — индекс консистенции, а п - показатель неньютоновского поведении. Для течения таких жидкостей формула Пуазейля переходит в более сложную зависимость расхода от двух параметров кип:

— .АР 1

При течении изученных эмульсий в микроканалах был обнаружен эффект динамического запирания. Это свойство является важным для практики использования в буровых растворах.

Проводилось изучение течения в объёмной пористой структуре -керне. На основе сравнения высококонцентрированной и эмульсии, состоящей примерно в одинаковом соотношении воды и углеводородной фазы (эмульсия ЖГ), можно сказать, что в кернах запирание при больших перепадах давления происходит быстрее только для динамически стабильных и устойчивых к деформациям эмульсий (эмульсии ЖГ). Увеличение проницаемости керна оказывает влияние на время наступление запирания, но сама возможность возникновения запирания остается.

Изучается влияние механических включений на возникновение эффекта динамического запирания. Представлены эксперименты по течению эмульсий через цилиндрический микроканал с плавным сужением, отфильтрованных эмульсий и приготовленных в специальных чистых условиях. Несмотря на использование ламинарного шкафа, предварительно отфильтрованных компонент, стерильных соединительных трубок избавиться от механических включений, сопоставимых с размером пор, не удалось. Наблюдающийся эффект запирания в капиллярах переменного сечения часто сопровождается появлением рыхлой или твердой частицы, застревающей в узкой части капилляра. Следует отметить одно из различий при течении эмульсии через капилляр и капиллярное сужение: при ступенчатом изменении давления через капилляр возобновляется течение, через сужение нет. При течении «чистой» эмульсии через плавное сужение диаметром 80 мкм эффект динамического запирания в течение длительного времени не проявлялся. Наличие небольших волокнистых либо других образований, которые застревают в сужении не приводят к значительным изменениями расхода. Однако скопление на них имеющихся, даже в профильтрованной эмульсии, мелких образований приводит к формированию твердой структуры, которая гидродинамически «прозрачна», на ней происходит формирование структуры из микрокапель, приводящие к запиранию эмульсии.

При течении отфильтрованной эмульсии в капилляре 100 мкм с размером включений менее 40 мкм также наблюдается эффект динамического запирания. Не исключается, что включения даже меньшего размера по сравнению с диаметром капилляра способствуют наступлению динамического запирания.

Эмульсии являются неньютоновскими жидкостями, реология которых хорошо описывается в рамках степенной модели Оствальда-де

Вааля, дополнительная фильтрация эмульсии приводит к увеличению её вязкости.

Описывается физический механизм запирания и изучение гипотезы возникновения запирания. Рассчитывается диаметр сплющенной поверхности микрокапли воды при запирании в стеклянном капилляре 4см, 100 мкм при перепаде давления 100 кПа, он составляет 1/10 диаметра капли.

Были проведены опыты, позволяющие проверить гипотезу о том, что под воздействием ДР эмульсионные капли деформируются, приобретая форму многогранников, и получили следующие результаты:

1. При уменьшении перепада давления (ДР) в капилляре после запирания движение капель ускорялось, а после сброса давления и повторной подаче движение восстановилось, хотя и с гораздо меньшим расходом. Это объясняется тем, что деформированные из-за большого градиента давления капли воды распрямляются после уменьшения давления и как следствие скорость движения увеличивается, что согласуется с гипотезой.

2. Попадание частиц в узкую часть капилляра с сужением приводит к ускорению появления динамического запирания. При вымывании углеводородом (деканом) запертой эмульсионной структуры график расхода линейно возрастает, углеводород фильтруется через частицы, на которых произошло запирание эмульсии. Это говорит о том, что запирание не объясняется попаданием частицы, перекрывающей движение, а является следствием уменьшения сечения канала, приводящим к увеличению градиента давления, а значит и увеличению деформации капель воды, что также косвенно подтверждает гипотезу.

Глава 3 описывает радиальное течение эмульсии в модели трещины ячейке Хили - Шоу.

Теоретически представлены особенности радиального течения. Установившееся распределение давления в однородных участках плоско - радиального потока в ячейке Хили - Шоу (рис. 2) имеет вид:

р(г) = --—-1п —-— , (3)

^(^«нею ^ ^внутр ) ^енутр

где Ар - перепад давления между входным отверстием и внешним контуром, Явнеи( и Ятутр - радиус внешнего контура ячейки Хили -Шоу и радиус входного отверстия, соответственно.

Вкешняк

контур

Рис. 2. Схема радиального течения в ячейке Хили - Шоу Используя систему уравнений Навье-Стокса и учитывая (3) получили распределение поля скорости для плоско - радиального течения вида:

ти ^ ь1

и (г) =

21п(Д„1еи /К,утр)М г

Общий расход жидкости при радиальном течении:

4яй3Др

(4)

' Квнутр)

Для скорости деформации сдвига имеем:

(5)

сШ с!г

Ар

внугпр '

жидкости вязкость

(6)

// обратно

вд,

В случае ньютоновской пропорциональна скорости деформации сдвига у, то есть при радиально-расширяющемся течении ньютоновской жидкости, вязкость будет изменяться с увеличением расстояния от входного отверстия. Это является основной особенностью радиально-расширяющегося течения, и основным ее отличием от осесимметричного и плоского течений.

Показана схема экспериментальной установки для радиально-расширяющегося и радиально-сходящегося течения ячейки Хили-Шоу. Относительная погрешность при расчете вязкости воды:

Н'тН^Н*)"

где к - половина расстояния между пластинами, Ар - перепад давления, 2 - расход жидкости, /?„„„„ и Яеиутр - радиус внешнего контура ячейки Хили - Шоу и радиус входного отверстия, соответственно.

Калибровка по течению дистиллированной воды перед экспериментом по течению эмульсии позволяет подкорректировать величину зазора в ячейке, тем самым суммарная величина погрешности будет порядка 10%.

Представлены реологические свойства использованных эмульсий, высококонцентрированной и эмульсии ЖГ (жидкости глушения). Приведены опыты по динамическому запиранию в радиально-расширяющемся течении. По показаниям градуированной трубки и по визуальным наблюдениям картины течения в масштабе модели движение эмульсии со временем во всех проведенных экспериментах полностью останавливается. Увеличение давления на входе вдвое приводит к возобновлению движения с расходом несколько меньшим начального, и запирание наступает намного раньше (рис. 3). Повторное удвоение давления вновь приводит к возобновлению движения, система ещё быстрее переходит в состояние запирания. По результатам проведенных экспериментальных исследований были выделены основные этапы радиально - расширяющегося течения обратной водонефтяной эмульсии в ячейке Хили-Шоу при постоянном избыточном давлении (рис. 4): начальный этап - формирование радиальных трубок тока (рис. 4, кадр 1); второй этап - искривление радиальных трубок тока - хаотизация течения, сопровождающаяся уменьшением расхода эмульсии (кадр 2); третий этап (предшествующий запиранию) - конвульсивный процесс приостановления движения, характеризующийся формированием эквипотенциальных поверхностей (кадр 3). Изучение процессов происходящих в ячейке в состоянии запирания с помощью микроскопа позволяет обнаружить наличие микропотоков (кадры 4,5). Скорость таких микротечений колеблется в пределах 2-5 мкм/с. Особенностью этих течений является то, что микропоток весьма извилист (кадр 6), т.е. движение происходит не в радиальном направлении, как следовало бы ожидать, а по выделенным каналам, случайно образовавшимся между неподвижными островками из капель. Таким образом, структурированная в ячейке эмульсия препятствует движению вновь поступающей эмульсии. Характер

дд„

■1п

Д„„е,

внутр у

. «в* 9 »

Г»

<¿=0.104 мкл'с; у=34 мкм г

(*,>=& мкл.хг; \~5 мкм I

-<2=0.0>3 мкл г

д=«.(153 мкл'г

- мкл-'г; у=Ш4 мкм с

5000

10000

15000

<> 9 Ч $ в Ш Ш Ш<

- Ч

■

т^^пт:-- ■ т: Г'-Х

ттттитт. т> %

шнвтмш!I I

- -я Я&у

2400 с 2413 с 5640 с

Рис. 4. Изменение структуры течения в радиально -расширяющемся потоке при постоянно действующем перепаде давления

в макро и микромасштабе изменения структуры течения для эмульсии ЖГ аналогичен. Описаны механические способы воздействия на запертую эмульсионную

20000 .¡5000 30000 35000

Время, с

• перепад давленая 0.05 МНп в перепад давления 0,1 МПа а перепад давления (С МПя

Рис. 3. Зависимость объёма протекшей эмульсии от времени при ступенчатом изменении перепада давления

структуру. Разрушение структуры эмульсии образовавшейся на входе в ячейку приводит к возобновлению движения в микромасштабе. Скорость микропотоков увеличивается в 6 раз (до 30 мкм/с). Однако система вновь переходит в состояние запирания уже через 3 минуты. Вращение верхней оптической пластины относительно нижней при постоянно действующем перепаде давления 50 кПа привело к пробою состояния запирания и возобновлению движения эмульсии в ячейке Хили-Шоу, но запирание наступило гораздо быстрее. Приведен сравнительный анализ экспериментов по радиально-расширяющемуся течению. Интересен факт увеличения объёма протекшей до запирания эмульсии при большем времени запирания для перепадов давления 200 кПа. При сравнении расхода эмульсии со временем получили, что объём протекшей эмульсии до запирания меньше в том случае, когда изначально подано большее давление, причем время до запирания в том и другом случае примерно одинаково. Увеличение зазора привело, как и следовало ожидать, к увеличению объёма протекшей до запирания эмульсии.

Описано влияние УЗ воздействия на состояние запирания. Слабое УЗ воздействие не оказало влияния на запертую структуру. Действие мощных ультразвуковых полей (мощность генератора 150±30 Вт, рабочая частота 25-28 кГц) практически полностью восстановило первоначальный расход, но время запирания после выключения излучателя зависело от времени воздействия. При ещё более длительном облучении система постепенно начинала запираться, изменение структуры течения и время перехода в состояние запирания были примерно такими же, как и первоначально, при отсутствии ультразвуковых полей. Таким образом, мощные УЗ поля можно использовать для управления эффектом динамического запирания, что имеет большое практическое значение.

Приведены опыты по динамическому запиранию в радиально-сходящемся течении. Запирание при радиально-сходящемся течении происходило за время порядка 1 часа, в то время как запирание для радиально-расходящегося течения при перепаде давления 50 кПа на той же эмульсии наступало за время порядка 20 минут. Объём протекшей эмульсии довольно сильно варьировался от 3 до 10 мл. Перед наступлением запирания в микромасштабе наблюдался конвульсивный процесс приостановления движения: эмульсия двигалась сначала в одну, затем пару секунд в противоположную ей сторону и затем снова в обратную.

Приведено сравнение микропотоков при радиально-расширяющемся и сходящемся течениях эмульсии. В обоих случаях как в радиально-сходящемся, так и в радиально-расширяющемся течении

обнаруживается эффект динамического запирания, образуются застойные зоны, как из отдельных достаточно крупных капель, так и из множества более мелких. Образование застойных зон приводит к перераспределению локальных градиентов давления, что приводит к изменению направления микропотоков от усредненного градиента давления направленного по радиусу

Описаны условия трещиноватых коллекторов нефти и газа и возможность адаптации микромодели трещины к этим условиям. Проведено изучение вытеснения при радиально-расширяющемся течении: вытеснение дистиллированной воды нефтью, вытеснение нефти минерализованной водой, вытеснение минерализованной воды эмульсией, вытеснение эмульсии минерализованной водой и повторные вытеснения. Расход при полном вытеснении эмульсии минерализованной водой оказался меньше расхода воды при вытеснение нефти, это связано с тем, что нефть и вода несмешивающиеся жидкости, а при вытеснение эмульсии вода смешалась с ней и далее двигалась водная смесь. После вытеснения эмульсией и запирания повторные расходы по воде оказались меньше предыдущих, даже, несмотря на прочистку входного отверстия. Это объясняется тем, что уменьшение расхода эмульсии связано не только с входной зоной канала, но и с преобразованиями эмульсии в капиллярной щели. Эксперименты по вытеснению водой нефти и эмульсии показывают различия в структуре течения. При вытеснении эмульсии возникают длинные нитевидные пальцы, и вымывание эмульсии происходит долго. В отличие от эмульсии, нефть вытесняется посредством больших по объему пальцев, и вымывание гораздо активнее.

Глава 4 описывает особенности течения биологической дисперсии - крови в цилиндрических микроканалах. Описываются составляющие крови, методика эксперимента. Проводится экспериментальное изучение горизонтального движения крови в капилляре с сужением и 100 микронном капилляре. При рассмотрении движения крови через капилляр с сужением при перепаде давления 10 кПа обнаружено замедление движения, связанное с повышением содержания эритроцитов на входе в капилляр. При приведении подводящей трубки с микроканалом в положение, которое препятствует скоплению эритроцитов, движение возобновлялось с прежней интенсивностью.

Эффект динамического запирания крови в капиллярах отличается от случая водоуглеводородных эмульсий тем, что запирание не столь устойчиво. Это связано с несферичностью геометрической формы эритроцитов и тем, что взаимодействие их наноразмерных оболочек несколько отлично от взаимодействия оболочек микрокапель воды, состоящих из молекул ПАВ.

Реологические данные измерений вязкости крови хорошо аппроксимируются моделью Кессона. При больших скоростях деформации вязкость крови снижалась. При измерении вязкости крови у 10 человек с ХОБЛ различной степени тяжести до и после лечения по стандартной схеме у трех из них экспериментально установлено уменьшение вязкости крови после проведенного курса терапии.

При горизонтальном движении крови в стеклянном капилляре присутствуют моменты запирания и повторного возобновления движения. Если при течении крови в стеклянном капилляре вертикально вниз со временем наступает довольно устойчивое динамическое запирание, то при течении её вверх после наступления запирания седиментационные процессы приводят к возобновлению течения, и далее обнаруживается подобие автоколебательного режима.

Обнаружено, что наличие «дисперсных частиц» - эритроцитов крови приводит к появлению динамического запирания.

В главе 5 изучается движение эмульсии в микроканалах различной геометрии, изготовленные методами мягкой фотолитографии из полидиметилсилоксана (ПДМС). Даются основные понятия фотолитографии и приводится методика изготовления микрожидкостных устройств, приводится экспериментальная установка. На рис. 5 представлена схема микрожидкостного устройства со ступенчатым изменением ширины канала, её левая часть идентична правой.

э л

и 11 АУ

Рис. 5. Схематичное изображение микрожидкостного устройства,

вид сверху

Рассчитывается формула расхода течения (8), оцениваются погрешности измерения по полученной формуле (9).

= 2 ЯаЪЬр (8)

3 //(¿/0+2а/,)

д^ м

• ДйУ ( Ы. + а/, Аа_] Г 2я/, дИ +ГдЫ) + (9)

. И) +2о/, о) {Ыо + 201, Ь ) { Ар ) {<2)

6Д/0 V { 2оД/,

б/о + 2я/, ) 4- 2ог/,

В связи с большой погрешностью (37%) определения глубины канала под микроскопом, её вычисляли из графика зависимости объёма от времени при течении дистиллированной воды, используя формулу (8).

В экспериментах использовались эмульсии в/м на основе простых химических соединений: дистиллированная вода - 74% и углеводородная фаза: декан - 22% с эмульгатором Span 80 - 4%.

Проводится визуализация течения с использованием высокоскоростной камеры для визуального подтверждения гипотезы динамического запирания.

Использование высокоскоростной камеры совместно с инвертным микроскопом позволило увидеть деформацию микрокапель воды в эмульсии, приготовленной из простых химических соединений, при течении в микрожидкостных устройствах, изготовленных методом мягкой фотолитографии. Полученные результаты визуально подтверждают гипотезу возникновения запирания. Эмульсии, имеющие микрокапли воды, сопоставимые с размером канала, приходили в состояние запирания только при наличии включений. Мелкодисперсная эмульсия очень быстро приходила в состояние запирания, однако деформацию микрокапель воды было сложно рассмотреть на имеющемся оборудовании. Наилучшими для визуализации являлись эмульсии, приготовленных при скоростях перемешивания 800 об/мин, имеющих размеры микрокапель порядка 5 мкм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

2. Установлено, что эффект динамического запирания быстрее наступает для эмульсий с большей дисперсностью.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях из списка ВАК

1. Ахметов А.Т., Саметов С.П., Рахимов A.A., Латыпова Д.Р., Ханова М.Д., Докичев В.А. Эффект динамического запирания инвертно-эмульсионных растворов на основе эмульгатора-стабилизатора обратных эмульсий СЭТ-1 // Нефтегазовое дело. Научно-технический журнал, т. 11, № 2, 2013. - С. 64-70.

2. A.A. Рахимов. Изучение эффекта динамического запирания в микроканале, влияние включений // Вестник Башкирского университета, т. 18, №2, 2013. - С. 344-349.

3. A.A. Рахимов. Проявление неустойчивости при течении инвертных эмульсий в микроканалах // Вестник Башкирского университета, т. 18, №3, 2013. - С. 668-673.

4. A.A. Рахимов, Ю.В. Бурдюк, А.Т. Ахметов. Особенности течения крови в капиллярах при малых перепадах давления // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 3; URL: http://www.science-education.ru/103-6375.

5. A.A. Rakhimov, Yu.V. Burdyuk, O.N. Gumerova. The character of capillary bloodflow within little pressure changes in normal condition and in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Характер течения крови в капиллярах при малых перепадах давления в норме и у больных хронической обструктивной болезнью легких // Медицинский вестник Башкортостана, т.7, № 6 (приложение), 2012. - С.116-123.

Наиболее значимые публикации в других изданиях

6. Рахимов A.A., Ахметов А.К. Динамическое запирание обратной водонефтяной эмульсии при радиально-расширяющемся течении в ячейке Хили-Шоу. - Труды ИМех УНЦ РАН. Вып.4 / под ред. С.Ф. Урманчеева, C.B. Хабирова. - Уфа: Гилем, 2006. -307 с. - С. 200-206.

7. Ахметов А.Т., Рахимов A.A., Ахметов А.К. Динамическое запирание обратной водонефтяной дисперсии при радиально-расширяющемся течении в ячейке Хили-Шоу // Современные методы физико-математических наук. Труды международной конференции. 9-14 октября 2006 г., г. Орел. Т.2. - Орел: Изд-во ОГУ, Полиграфическая фирма «Картуш», 2006 г. - 230 с. - С. 83-89.

8. Рахимов A.A., Ахметов А.К. Динамическое запирание обратной водонефтяной дисперсии при радиально - расширяющемся течении в ячейке Хили-Шоу. - Уфа: РИО БашГУ, 2006. 8стр.

9. Саметов С.П., Рахимов A.A. Моделирование вытеснения нефтей и эмульсий водой на моделях пласта. - Уфа: РИО БашГУ, 2006. - С.229-234.

10. Ахметов А.Т., Рахимов A.A., Саметов С.П. Проявление эффекта динамического запирания обратных водонефтяных эмульсий в элементах пласта. - Труды ИМех УНЦ РАН. Вып.6 / под ред. М.А. Ильгамова, С.Ф. Урманчеева, C.B. Хабирова. - Уфа: Гилем, 2007. - 228 с.-С. 19-25.

11. Alfír Akhmetov, Arthur Rakhimov, Arslan Akhmetov and Sergey Sametov. The dynamic blocking phenomena of radial extending flow of invert water-oil emulsion in capillary channel. // ICMF 2007. The 6th

International Conference on Multiphase Flow, Congress Center Leipzig, Germany 9.-13. July 2007. - 7 p.

12. Рахимов А.А., Ахметов A.T., Саметов С.П. Эффект запирания при течении эмульсии в щели и объёмной пористой структуре. // International Conference "Fluxes and structures in fluids" St. - Petersburg, July 02-05,2007.-3 c.

13. A.A Rakhimov. The Dispersion Liquid-Liquid in Radial Converging and Extending Flow, Ultrasound Influence // International conference "Fluxes and Structures in Fluids: Physics of Geospheres". Moscow, 2010. - P. 288293.

14. A.T. Akhmetov, A. A. Rakhimov, S.P. Sametov. Current of emulsion through the individual capillary and three-dimensional structure of microchannels at the big gradients of pressure // Proceedings of International conference "Fluxes and Structures in Fluids: Physics of Geospheres", 2010. -P. 9-15.

15. Alfir Akhmetov, Marat Mavletov, Artur Rakhimov, Sergey Sametov, Iskander S. Akhatov. Water-Hydrocarbon Emulsion Flow in Microchannels // Proceedings of ASME 2011 International Mechanical Engineering Congress & Exposition (IMECE2011). Denver, 2011. - 8 p.

16. А.А. Рахимов. Течение эмульсий, в подготовке которых исключалось присутствие механических включений // Труды Института механики им. P.P. Мавлютова Уфимского научного центра РАН. Вып. 9 // Материалы V Российской конференции с международным участием «Многофазные системы: теория и приложения», посвященной 20-летию со дня основания Института механики им. P.P. Мавлютова УНЦ РАН (Уфа, 2-5 июля 2012). Часть И. - Уфа: Нефтегазовое дело, 2012. - 150 е., -С. 118-123.

17. Alfir Т. Akhmetov, Marat V. Mavletov, Sergey P. Sametov, Artur A. Rakhimov, Azat A. Valiev, Iskander S. Akhatov. Dispersion Flow In Microchannels // Proceedings of ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress & Exposition. IMECE2012. 2012, Houston. - 8 p.

18. А.А. Рахимов, A.T. Ахметов. Особенности течения эмульсии в микроканалах с сужениями, влияние включений // Тезисы докладов X Международной конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». Новосибирск, 2012 г. -С.93.

19. A.T.Akhmetov, A.A.Rakhimov, А.А. Valiev. "The Physical Mechanism of Dynamic Blocking Emulsion Flow in Microchannels" // Proceedings of International Conference Fluxes and Structures in Fluids. Saint-Petersburg. 2013. 376 p. - P.7-9.

РАХИМОВ Артур Ашотович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ВОДОУГЛЕВОДОРОДНЫХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ДИСПЕРСИЙ В МИКРОКАНАЛАХ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Лицензия на издательскую деятельность ЛР№ 021319 от 05.01.99 г.

Подписано в печать 31.03.2014 г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,38. Уч.-изд. л. 1,44. Тираж 120 экз. Заказ 92.

Редащионно-издателъский центр Башкирского государственного университета 450074, РБ, г. Уфа, ул. ЗакиВалиди, 32.

Отпечатано на множительном участке Башкирского государственного университета 450074, РБ, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

Текст научной работы диссертации и автореферата по механике, кандидата физико-математических наук, Рахимов, Артур Ашотович, Уфа

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики им. P.P. Мавлютова Уфимского научного центра Российской академии наук (ИМех УНЦ РАН)

04201453147

На правах рукописи

Рахимов Артур Ашотович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ВОДОУГЛЕВОДОРОДНЫХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ДИСПЕРСИЙ В

МИКРОКАНАЛАХ

01.02.05 - «Механика жидкости, газа и плазмы».

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научный руководитель к.ф-м.н., зав.лаб. «Экспериментальная гидродинамика» Ахметов Альфир Тимирзянович

Уфа-2014

Оглавление

Введение 5

Глава 1. Дисперсные системы и их гидродинамические свойства 14

1.1. Характеристика и классификация дисперсных систем 15

1.2. Реология неньютоновских сред 23

1.2.1. Вязкопластичные среды 25

1.2.2. Псевдопластичные среды 26

1.2.3. Дилатантные жидкости 26

1.2.4. Реологические модели нелинейно-вязких сред 27

1.3. Общие представления об эмульсиях 30

1.4. Теоретические модели вязкости дисперсных систем и сравнение с экспериментом 31

1.5. Экспериментальное определение реологических свойств 34

1.6. Течение суспензии в микроканалах 36

1.7. Реологические параметры водоуглеводородных эмульсий различных по дисперсному составу и концентрации 38

1.8. Тестирование простейших эмульгаторов с дистиллированной водой и гексаном на образование обратных эмульсий 40

1.9. Выводы по проделанным экспериментальным работам 42

Глава 2. Течение эмульсии в цилиндрическом микроканале

и объёмной пористой структуре 44

2.1. Состав и способ приготовления эмульсий, методика эксперимента 44

2.2. Особенности течения в капилляре и реология эмульсий 47

2.3. Изучение течения в кернах 53

2.4. Течение эмульсий через цилиндрический микроканал с плавным сужением, изучение влияния механических включений 57

2.5. Предполагаемый физический механизм запирания 67

2.6. Проверка гипотезы механизма запирания, методика и результаты эксперимента, выводы 70

Глава 3. Радиальное течение эмульсии в модели трещины ячейке

Хили - Шоу 80

3.1. Особенности радиального течения 80

3.2. Экспериментальная установка 8 3

3.3. Реологические свойства водонефтяной дисперсии 86

3.4. Динамическое запирание при радиально-расширяющемся течении 90

3.5. Механические способы воздействия на запертую эмульсионную структуру 101

3.6. Влияние вращения пластины на состояние запирания 105

3.7. Сравнительный анализ проведенных экспериментов 107

3.8. Влияние УЗ воздействия на состояние запирания 108

3.9. Динамическое запирание при радиально-сходящемся течении 114

3.10. Микропотоки при радиально-расширяющемся и -сходящемся течениях эмульсии 120

3.11. Адаптации микромодели трещины и пористой структуры к условиям трещиноватых коллекторов нефти и газа 122

3.12. Изучение вытеснения нефтей и эмульсий водой при радиально-расширяющемся течении 126

Глава 4. Особенности течения биологической дисперсии - крови в цилиндрических микроканалах 134

4.1. Введение. Вязкость крови 134

4.2. Проведение эксперимента. Методы и материалы 136

4.3. Горизонтальное движение крови в капилляре с сужением 138

4.4. Горизонтальное движение крови в капилляре 100 мкм 139

4.5. Движение крови в вертикальном направлении 141

4.6. Заключение по течению крови в капиллярах 147

Глава 5. Микроканалы различной геометрии, изготовленные методами мягкой фотолитографии 149

5.1. Изготовление микроканала 149

5.2. Экспериментальное установка для движения жидкости в микроканалах, изготовленных методом мягкой фотолитографии 151

5.3. Проведение экспериментальных исследований 152 Заключение 172 Литература 174

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Микрогидродинамика (микрофлюидика) возникла с развитием нанотехнологий в 1990-х годах, а последующая миниатюризация технических устройств привела к её бурному развитию. Она применяется для создания лабораторий-на-чипе (англ. Ыэ-оп-Ле-сЫр), регулирования микропотоков и т. п. Для понимания законов микрогидродинамики требуется хорошее знание микромира и его влияния на макросвойства, а для этого необходимо углубленное изучение процессов в порах земных пород и в сосудистой системе живых организмов, что объясняет актуальность исследования.

Развитие гидродинамики дисперсий в микроканалах требует исследования различных типов течения и поведения микрокапель дисперсной фазы в микромасштабе, интерпретации эффектов, связанных с переходом от течения в трубках к течению в капиллярных системах. Микрогидродинамика биологической дисперсии - крови представляет особый интерес в связи с необходимостью детального исследования течения крови и её составляющих в человеческом организме для разработки препаратов и методов лечения людей с тяжелыми заболеваниями. Развитие этого направления в медицине требует экспериментальных исследований при гидродинамических условиях, приближенных к живым организмам.

Цели и задачи исследования.

В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:

• изучение особенностей течения обратных водоуглеводородных эмульсий в различных типах микроканалов (радиальной модели течения ячейки Хили-Шоу, стеклянных капиллярах, капиллярах с сужением, кернах, системах микроканалов, изготовленных методом мягкой фотолитографии) с целью обнаружения эффекта динамического запирания и определения взаимного соответствия исследуемых характеристик - свойства раствора и периода времени до проявления эффекта динамического запирания;

• экспериментальные исследования, направленные на выявление и ^изучение способов, ускоряющих наступление "эффекта динамического

запирания, и способов выведения эмульсий из этого состояния;

изучение движения биологической дисперсии - человеческой крови при течении в осесимметричном микроканале с различной ориентацией в гравитационном поле, а также при перепадах давления, соизмеримых с перепадами давления в человеческом организме;

Научная новизна.

2. Установлено, что эффект динамического запирания быстрее наступает для эмульсий с большей дисперсностью.

влияют на изменение структуры течения эмульсии и приводят к динамическому запиранию.

Достоверность результатов обеспечивается применением— современных измерительных средств, методик измерения и согласием с доступными данными других авторов, независимыми литературными

данными, так и с существующими модельными представлениями. Качество и надежность регистрации изучаемых явлений и гидродинамических процессов были обусловлены тем, что она выполнялась с высоким пространственным (до 0,2 мкм) и временным разрешением (до 100 мкс). Проведённые измерения сопровождались оценками их погрешности и установлением взаимного соответствия (непротиворечивости) исследуемых характеристик, явлений и параметров. Значительная часть исследований поддерживалась многочисленными грантами, включающими как научную экспертизу на стадии подачи заявки, так и периодическую отчетность в процессе выполнения проекта, что является дополнительным подтверждением достоверности и актуальности работы. Результаты исследований не противоречат физическим законам и аналогичным результатам, полученным другими авторами.

Практическая значимость.

Обнаружшное влияние сильного ультразвукового поля на углеводородные эмульсии в состоянии динамического запирания, приводящее к оперативному выходу из этого режима, (длительность

воздействия прямо зависит от периода времени до наступления запирания) может быть использовано в технологиях раскольматации скважин.

На защиту выносятся:

Личный вклад.

Апробация работы.

чтения» в г.Перми (награжден дипломом за лучшую научную работу); Всероссийском съезде механиков в г.Нижнем Новгороде; VI региональной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике, физике и химии в Башкирском государственном университете. Уфа, 2006 (награжден дипломом I степени); Тринадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (награжден дипломом за доклад); Международной конференции «Потоки и структуры в жидкостях: физика геосфер» Москва, 24-27 июня 2009 г., Международной конференции «Краевые задачи механики сплошных сред и их приложения». Казань, 20 Юг; Международной школе-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании». Уфа, 2-6 октября 2011 (награжден дипломом I степени); X Международной конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». ИТ СО РАН, Новосибирск, 2012г; V Российской конференции с международным участием «Многофазные системы: теория и приложения». Уфа, 2012 г; Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых "Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании". БашГУ, Уфа, 2012 г. (награжден дипломом I степени за лучший доклад).

Совместно с коллегами было подготовлено 6 отчётов по договорам:

1. Программа фундаментальных исследований ОЭММПУ РАН «Динамика и акустика неоднородных жидкостей, газожидкостных систем и суспензий».

2. «Визуализация процессов, происходящих в призабойной зоне пласта при глушении и промывке, на микромодели пласта».

3. «Физическое моделирование процесса глушения скважин, ^работающих после гидроразрыва с проппантным наполнением трещин».

4. «Исследование фильтрационных свойств полимерных тампонажных материалов и эмульсий на ячейке Хиле-Шоу с целью оптимизации дизайна гидроразрыва пласта с водоизоляцией».

5. Программа фундаментальных исследований ОЭММПУ «Механика неоднородных жидкостей в полях внешних сил».

6. Грант Министерства образования и науки РФ (11.G34.31.00407.) Грант РФФИ № 12-01-31173 мол_а.

Публикации.

Структура и объем работы.

В первой главе рассматриваются дисперсные системы: классификация, основные характеристики, реологические парам�