Розробка моделі ударної взаємодії водного струменя з вертикальною стінкою

Автор(и)

  • Олексій Євгенович Басманов Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6434-6575
  • Володимир Вікторович Олійник Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5193-1775
  • Олександр Васильович Телелим Центральний науково-дослідний інститут Збройних Сил України, Україна https://orcid.org/0009-0005-1855-7346
  • Дмитро Олександрович Чалий Управління цивільного захисту та превентивної діяльності Головного управління Державної служби України з надзвичайних ситуацій у Львівській області, Україна https://orcid.org/0000-0002-7136-6582
  • Ірина Василівна Чала Управління цивільного захисту та превентивної діяльності Головного управління Державної служби України з надзвичайних ситуацій у Львівській області, Україна https://orcid.org/0009-0009-2221-7503
  • Василь Олександрович Малярчук Національний університет «Київський авіаційний інститут», Україна https://orcid.org/0009-0008-5435-4601
  • Анастасія Андріївна Грищенко Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0009-0003-1035-2624
  • Артем Сергійович Гузь Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0009-0004-8869-2423

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.357891

Ключові слова:

двофазний струмінь, крапельна зона, пожежний ствол, взаємодія краплі з вертикальною стінкою

Анотація

Об'єктом дослідження є процес взаємодії крапельної фази двофазного потоку «краплі-повітря» з вертикальною стінкою, а предметом дослідження – траєкторія руху і характеристики крапель води у двофазному потоці при зіткненні з вертикальною поверхнею. Розглядається проблема зменшення втрат води при її подачі пожежним стволом на вертикальну стінку внаслідок розбризкування при ударі. Моделювання руху крапель здійснювалося в рамках лагранжевого підходу, в якому динаміка кожної краплі описувалася рівняннями руху в тривимірному просторі з урахуванням сил аеродинамічного опору та гравітації. Для врахування стохастичного характеру розмірів крапель і поперечних складових швидкості проведено моделювання 105 траєкторій із розподілом діаметрів за законом Розіна-Рамлера.

Встановлено, що щільність розподілу частки води, яка досягає вертикальної стінки, має унімодальний характер. Зі збільшенням напору подачі води частка води, що досягає стінки, суттєво зростає, а максимум щільності розподілу стає більш вираженим. Зокрема, при подачі води пожежним стволом з діаметром насадка 19 мм під кутом 35° з відстані 25 м частка води, яка не досягає стінки, зменшується з 49% при напорі 40 м до 8% при напорі 70 м. Показано, що взаємодія крапель зі стінкою відбувається переважно в режимах розтікання та розбризкування, тоді як на режими прилипання та відбиття припадає менше 1%. Зі зростанням напору частка крапель, що розтікаються, зменшується, а частка крапель, що розбризкуються – збільшується. У режимі розбризкування в середньому втрачається близько 50 % маси краплі. В результаті врахування розбризкування щільність розподілу води по вертикальній стінці переходить від унімодального до бімодального характеру, де другий максимум відповідає зоні переважного розтікання крапель

Біографії авторів

Олексій Євгенович Басманов, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор, провідний науковий співробітник

Науково-випробувальний відділ дослідження систем протипожежного захисту та пожежогасіння науково-дослідного центру досліджень та випробувань Інституту наукових досліджень з цивільного захисту

Володимир Вікторович Олійник, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор, начальник кафедри

Кафедра автоматичних систем безпеки та електроустановок

Олександр Васильович Телелим, Центральний науково-дослідний інститут Збройних Сил України

Науковий співробітник

Дмитро Олександрович Чалий, Управління цивільного захисту та превентивної діяльності Головного управління Державної служби України з надзвичайних ситуацій у Львівській області

Провідний фахівець

Ірина Василівна Чала, Управління цивільного захисту та превентивної діяльності Головного управління Державної служби України з надзвичайних ситуацій у Львівській області

Провідний інспектор сектору організації заходів безпеки-критичної інфраструктури

Василь Олександрович Малярчук, Національний університет «Київський авіаційний інститут»

Доцент

Кафедра компʼютерних систем та мереж

Анастасія Андріївна Грищенко, Національний університет цивільного захисту України

Ад’юнкт

Артем Сергійович Гузь, Національний університет цивільного захисту України

Ад’юнкт

Посилання

  1. Rahman, F. S., Tannous, W. K., Avsar, G., Agho, K. E., Ghassempour, N., Harvey, L. A. (2023). Economic Costs of Residential Fires: A Systematic Review. Fire, 6 (10), 399. https://doi.org/10.3390/fire6100399
  2. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Samoilov, M., Krainiukov, O., Biryukov, I. et al. (2021). Development of the method of operational forecasting of fire in the premises of objects under real conditions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (110)), 43–50. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.226692
  3. Abramov, Y., Basmanov, O., Salamov, J., Mikhayluk, A., Yashchenko, O. (2019). Developing a model of tank cooling by water jets from hydraulic monitors under conditions of fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (97)), 14–20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154669
  4. Vasilchenko, A., Otrosh, Y., Adamenko, N., Doronin, E., Kovalov, A. (2018). Feature of fire resistance calculation of steel structures with intumescent coating. MATEC Web of Conferences, 230, 02036. https://doi.org/10.1051/matecconf/201823002036
  5. Kawade, A. U., Kawade, P. A., Kaware, A. P., Kkulthe, A. A., Amune, A. C. (2022). Smart Fire Fighting Robot. World Journal of Advanced Engineering Technology and Sciences, 7 (2), 157–162. https://doi.org/10.30574/wjaets.2022.7.2.0137
  6. Dubinin, D., Korytchenko, K., Lisnyak, A., Hrytsyna, I., Trigub, V. (2018). Improving the installation for fire extinguishing with finely­dispersed water. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (92)), 38–43. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127865
  7. Semko, A., Rusanova, O., Kazak, O., Beskrovnaya, M., Vinogradov, S., Gricina, I. (2015). The use of pulsed high-speed liquid jet for putting out gas blow-out. The International Journal of Multiphysics, 9 (1), 9–20. https://doi.org/10.1260/1750-9548.9.1.9
  8. Salyers, B. E. (2010). Spray Characteristics From Fire Hose Nozzles. University of Maryland. Available at: http://hdl.handle.net/1903/10486
  9. Privitera, S., Manetto, G., Pascuzzi, S., Pessina, D., Cerruto, E. (2023). Drop Size Measurement Techniques for Agricultural Sprays:A State-of-The-Art Review. Agronomy, 13 (3), 678. https://doi.org/10.3390/agronomy13030678
  10. Hou, X., Cao, Y., Mao, W., Wang, Z., Yuan, J. (2021). Models for Predicting the Jet Trajectory and Intensity Drop Point of Fire Monitors. Fluid Dynamics & Materials Processing, 17 (5), 859–869. https://doi.org/10.32604/fdmp.2021.015967
  11. Basmanov, O., Oliinyk, V., Zemlianskyi, O., Derevyanko, O., Karpova, D. (2025). Building a model of water jet motion exiting a fire hose. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (137)), 77–86. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.341606
  12. Trettel, B., Ezekoye, O. A. (2015). Theoretical Range and Trajectory of a Water Jet. Volume 7A: Fluids Engineering Systems and Technologies. https://doi.org/10.1115/imece2015-52103
  13. Ponziani, F. A., Tinaburri, A. (2015). Water jet streams modeling for firefighting activities with the aid of CDF. Safety and Security Engineering VI, 1, 323–334. https://doi.org/10.2495/safe150281
  14. Kim, H., Choi, H., Kim, D., Chung, J., Kim, H., Lee, K. (2020). Experimental study on splash phenomena of liquid jet impinging on a vertical wall. Experimental Thermal and Fluid Science, 116, 110111. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2020.110111
  15. Ersoy, N. E., Eslamian, M. (2020). Phenomenological study and comparison of droplet impact dynamics on a dry surface, thin liquid film, liquid film and shallow pool. Experimental Thermal and Fluid Science, 112, 109977. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2019.109977
  16. Bai, C. X., Rusche, H., Gosman, A. D. (2002). Modeling of gasoline spray impingement. Atomization and Sprays, 12 (1-3), 1–28. https://doi.org/10.1615/atomizspr.v12.i123.10
  17. Burzynski, D. A., Roisman, I. V., Bansmer, S. E. (2020). On the splashing of high-speed drops impacting a dry surface. Journal of Fluid Mechanics, 892. https://doi.org/10.1017/jfm.2020.168
  18. Subedi, K. K., Kong, S.-C., Kweon, C.-B. M. (2022). Numerical Study of Consecutive Drop/Wall Impacts Using Smoothed Particle Hydrodynamics. International Journal of Multiphase Flow, 151, 104060. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2022.104060
  19. Zhai, J., Lee, S.-Y. (2023). Determination of the single droplet post-impingement pattern on a dry wall: A data-driven approach. Results in Engineering, 17, 100887. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.100887
  20. Qian, S., Zhu, D. Z., Xu, H. (2022). Splashing generation by water jet impinging on a horizontal plate. Experimental Thermal and Fluid Science, 130, 110518. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2021.110518
  21. Abramov, Y. A., Basmanov, O. E., Salamov, J., Mikhayluk, A. A. (2018). Model of thermal effect of fire within a dike on the oil tank. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2, 95–101. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-2/12
  22. Andronov, V., Pospelov, B., Rybka, E. (2017). Development of a method to improve the performance speed of maximal fire detectors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (9 (86)), 32–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.96694
Розробка моделі ударної взаємодії водного струменя з вертикальною стінкою

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-28

Як цитувати

Басманов, О. Є., Олійник, В. В., Телелим, О. В., Чалий, Д. О., Чала, І. В., Малярчук, В. О., Грищенко, А. А., & Гузь, А. С. (2026). Розробка моделі ударної взаємодії водного струменя з вертикальною стінкою. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(10 (140), 32–39. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.357891

Номер

Том 2 № 10 (140) (2026): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Oleksii Basmanov, Volodymyr Oliinyk, Oleksandr Telelym, Dmytro Chalyy, Iryna Chala, Vasyl Maliarchuk, Anastasiia Hryshchenko, Artem Huz

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.