Введение к работе
Распространение интенсивных волн в реальных, i.tj.
СущеСТВуЮЩИХ В Природе ЖИДКОСТЯХ, В ЗнаЧИГеЛЬНОЙ С Г|'. и'НИ
отличается от того, которое имеет место в идеально спп „-ной
среде. Обусловлена это физическим явлением, назыи-л'-'лым
кавитацией — образованием в жидкости области, содержащей расзпь'5».
в виде парогазовым полостей при воздействии на сгрду
растягивающего напряжения.
формы движения кавитационнои области достаточно сложны и иногообраань. В диссертационной работе экспериментально исследованы закономерности макроскопического волнового движения, т.е. такие, которые проявляются на paccTOii^n^v . много ьог.пчиу. размеров пузырьков и расстояний между ними.
Актуальность работы, /Інтерес к изучений ососенн_-к. г"и
макроскопического волнового движения обусловлен рядом .
-
Кавитс'дия в распространенных в природе и используемых в технике жидкостях, вследствие их низкой прі."і~Сі"".'н ыа разрыв, встречается достаточно часто. Причем, кр практике . очти всегда приходится иметь дело не с ограниченным число;" разрывов, а с кавитационнои областью, что обуславливает интерес к изучению интегральных, в масштабе всей оьласти, эффектов.
-
В практических условиях предпочтение, как- правило, стиетег использованию макроскопических характерне тик, поскольку они характеризуют область в целом, их измерение технологически проще и mows г быть выполнено без использования сложной дорогостоящем аппаратуры.
-
Актуальность именно экспериментального подхода обусловлена значительными трудностями в теоретическом исследовании данного вопроса, а также ограниченностью объема имеющегося экспериментального материала.
.агитационная область имеет две характерний; стадии своего ;.ачЛ'.-ия. Первая, достаточно краткоп?е>-,--нд(і по - .оядку
отличается резким изменением механических свойств среды, вызванным появлением в ней первых разрывав: каждая фазовая точка волнового возмущения распространяется как бы по "новой" среде. Б этом случае исследование движения среды предполагает измерение мгновенных (текущих) значений гидродинамических параметров. Для второй стадии характерно более медленное развитие, определяемое увеличением общего количества кавитационных пузырьков. Б этом случае движение может быть описано гидродинамическими параметрами, усредненными за период волны накачки.
6 диссертационной работе исследования были выполнены для всего промежутка времени эволюции кавитационной области: с момента ее возникновения до момента развития в состояние динамического равновесия. В силу отмеченных выше отличий в характере движения среды на начальной и конечной стадиях развития кавитации, в работе были использованы два различных методических подхода, реализованные на соответствующих им экспериментальных установках.
Цель работы заключалась в экспериментальном исследовании закономерностей макроскопического волнового движения кавитационной области. Рамки исследования были ограничены рассмотрением следующих вопросов:
нелинейность кавитационной области; динамика изменения нелинейных свойств как характеристика процесса возникновения и развития кавитационной области:
ослабление волн, распространяющихся в кавитационной области
іня примере изучения характера энергообмена между кавитационной аЬллстью и волной, пришедшей извне);
- кавитационные особенности волнового движения (в сравнении с
жидкостью идентичной структуры, но с акустически пассивными
пузырьками).
Научная новизна. В диссертационной работе:
- использованы новые методы экспериментального исследования
движения жидких сред с газовыми включениями (одновременное и
независимое измерение текущих значений двух гидродинамических
параметров: давления и массовой скорости; дуплетное
зондирование сначала кавитационной области и затем ее следа);
получены аналитические зависимости и оценки некоторых волновых характеристик «уравнение состояния в длинноволновом приближении, численный анализ энергообмена между кавитационнои областью и распространяющейся волной);
представлены оригинальные опытные результаты, характеризующие нелинейность и диссипацию кавитационнои области в течение всего периода ее развития: с момента образования до состояния развитой кавитации;
приведены результаты исследования структуры кавитационнои области (распределение пузырьков по размерам);
установлены некоторые особенности распространения волн в кавитационнои области (по результатам качественного и, с особенности, количественного сравнения волновых свойств кавитационнои области и ее следа - жидкости с пузырьками в момент после "выключения" волны накачки).
Научная И практическая значимость. Результаты
диссертационной работы расширяют известные представления о движении сред, возмущение которых приводит к изменению их механических свойств. Они могут быть использованы для дальнейшего развития теории распространения волн конечной амплитуды в реологических (или с ограниченной прочностью) жидких средах.
Прикладное использование экспериментальных методик и результатов исследования представляется эффективным в первую очередь в тех случаях, когда невозможен или нежелателен прямой контакт со средой. Возможные области применения!
контроль образования полостей и диагностика степени пористости в жидких средах с низкой механической прочностью (биологические ткани, химически агрессивные вещества и др.);
активное воздействие на жидкую среду с целью изменения ее свойств: разрушение, дегазация, перемешивание, эмульгирование, диспергирование и др.
Положения. BMHOCMMWf? Н« ДЯИИТУ.
- результаты экспериментального исследования зависимости
скорости распространения оааы волны от давления для
характерных этапов эволюции кавитационнои области: в момент
образования, в период кьазистационарного развития и после достижения динамически равновесного состояния;
кавитационные волновые особенности (в сравнении с жидкостью, содержащей пассивные пузырьки): более высокая скорость распространения, более низкие нелинейность и диссипация.
численные оценки значений волновых характеристик кавитационной области (скорость распространения, диссипативный и нелинейный параметры);
Апробация работы и публикации. Основные результаты
диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных и Международном симпозиумах:
"Акустическая кавитация и применение ультразвука в химической технологии" (Славское, 1985г.);
XI Международный симпозиум по нелинейной акустике (Новосибирск, 1987г.);
"Акустическая кавитация и проблемы интенсификации технологических процессов" (Одэсса, 1939г.).
По теме диссертации опубликовано S печатных работ.
Структур* и обуам диссертации. Диссертационная работа
состоит из введения, четырех глав, заключения и списка
литературы. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста и содержит 32 рисунка. Список литературы включает 94 наименования.
