Взрывное разрушение паровой пленки при интенсивных тепловых потоках

Исследована устойчивость (линейный и нелинейный анализ) границы раздела между тонкой паровой пленкой и слоем жидкости при наличии стационарного теплового потока, идущего от нагретой до высокой температуры металлической поверхности к пленке пара и далее от пара к недогретой до температуры кипения жидкости. С помощью термической неравновесности, учитывающей зависимость давления насыщения от температуры, выведены граничные условия на поверхности раздела пар–жидкость, обобщающие известные соотношения на свободной поверхности жидкости в поле сил тяжести. В отличие от классической, в рассматриваемой задаче возникает ряд новых эффектов. Тепловые процессы на фазовой границе, возможные и в отсутствие силы тяжести, приводят к генерации слабозатухающих периодических волн малой амплитуды, скорость которых может намного превышать скорость гравитационных волн. Тепловой поток через поверхность раздела фаз может на этой поверхности возбуждать периодические волны малой длины (рябь), не являющиеся капиллярными. Процессы фазового перехода на границе могут обеспечить устойчивость паровой пленки под слоем жидкости в поле сил тяжести. На нелинейной стадии, наряду с периодическими волнами и солитонами, из-за слабого изменения толщины пленки может возникнуть режим взрывной неустойчивости, когда амплитуда первоначально малой плоской волны возрастает до бесконечности за конечное время.