Начальный этап соударения твердого тела со свободной поверхностью, разделяющей газовую и жидкую среды, сопровождается рядом нетривиальных эффектов. Непосредственно перед соударением в тонком слое газа, разделяющем тело и жидкость, возникает значительное давление, под действием которого происходит локальная деформация свободной поверхности, вследствие чего касание (смачивание) происходит на некотором расстоянии от нижней точки тела. В случае тела с вертикальной осью симметрии смачивание на начальном этапе соударения происходит в кольцевой зоне, окружающей носик тела [1]. Схлопывание воздушной прослойки внутри кольцевой зоны под действием капиллярных сил приводит к формированию газового пузырька в районе носика тела. Аналогичное явление имеет место при падении капли на твердую поверхность и на свободную поверхность жидкости [2], что имеет большое значение в приложениях [3]. Интенсивные экспериментальные исследования данного круга задач, проведенные методами скоростной видеосъемки в течение последних двух десятилетий, продемонстрировали чрезвычайное разнообразие наблюдаемых явлений и режимов течений [4]. Описание этих эффектов требует развития новых теоретических и численных подходов, пригодных в соответствующих подобластях исходной многопараметрической задачи. В докладе приведено обсуждение различных подходов к решению задачи о соударении тел с жидкостью от классических работ [5] до современных исследований, в которых учитываются процессы в газовой прослойке для тел различной геометрии, включая гладкие тела [1], тела с плоским дном [6], а также с геометрическими особенностями [7,8].
[1] Hicks P.D., Ermanyuk E.V., Gavrilov N.V., Purvis R., Air trapping at impact of a rigid sphere onto a liquid // J. Fluid Mech. – 2012. – т.695, с. 310–320.
[2] Thoroddsen S.T., Etoh T.G., Takehara K., Air entrapment under an impacting drop // J. Fluid Mech. – 2003. – т.478, c. 125–134.
[3] Lohse D., Fundamental Fluid Dynamics Challenges in Inkjet Printing // Annu. Rev. Fluid Mech. – 2022. – т.54, c.349-382.
[4] Josserand C., Thoroddsen S.T., Drop impact on a solid surface // Annu. Rev. Fluid Mech. – 2016. – т.48, c.365–391.
[5] Wagner H., Über Stoß- und Gleitvorgänge an der Oberfläche von Flüssigkeiten // ZAMM. – 1932. – т.12 (4), c.193–215.
[6] Jain U., Vega-Martinez P., van der Meer D., Air entrapment and its effect on pressure impulses in the slamming of a flat disc on water // J. Fluid Mech. – 2021. – т.928, A31.
[7] Carrat J.-B., Gavrilov N.V., Cherdantsev A.V., Shmakova N.D., Ermanyuk E.V., Air entrapment at impact of a conus onto a liquid // J. Fluid Mech. – 2023. – т.966, R1:1-13.
[8] Carrat J.-B., Gavrilov N.V., Cherdantsev A.V., Shmakova N.D., Ermanyuk E.V., Air entrapment at impact of a wedge, pyramids and conus onto a liquid // J. Fluid Mech. – 2026. – (accepted)17