Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

06.05 Акустическая кавитация, сонолюминесценция

 

Ильгамов М.А., Косолапова Л.А., Малахов В.Г. «Динамика пузырька газа у стенки при наличии прослойки жидкости» Труды XI Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 14–18 июня 2017 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 464-471 (2017)

Приведены результаты исследования несферического схлопывания сфероидального газового пузырька в жидкости вблизи плоской твердой стенки в зависимости от его начальной формы. Впервые такое исследование для пустой полости у стенки выполнено в работах: Воинов О.В., Воинов В.В. О схеме захлопывания кавитационного пузырька около стенки и образования кумулятивной струи // ДАН СССР. 1976. Т. 227. № 1. С. 63-66 и. Воинов О.В. Расчет параметров скоростной струи, образующейся при захлопывании пузыря // ПМТФ. 1979. № 3. С. 94-98. В данной работе учитывается возможное превращение пузырька в тороидальный или его разделение на части. Предполагается, что жидкость идеальная несжимаемая, ее течение потенциальное. Используется численная методика, основанная на методе граничных интегральных уравнений. Определяются форма поверхности пузырька, а также поля скорости и давления в жидкости, окружающей пузырек. Исследуется влияние начальной несферичности на динамику пузырька при наличии прослойки жидкости между пузырьком и стенкой. Приводятся формы пузырьков, поля давления в окружающей пузырек жидкости, а также радиальные профили давления на стенку. Рассмотрена также динамика двух пузырьков, возникающих при разделении сфероидального пузырька, находящегося на небольшом расстоянии от стенки.

Труды XI Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 14–18 июня 2017 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 464-471 (2017) | Рубрики: 04.15 06.05

 

Аганин А.А., Давлетшин А.И. «Моделирование гидродинамического взаимодействия газовых пузырьков в жидкости в трехмерном кластере» Труды XI Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 14–18 июня 2017 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 3-8 (2017)

Интерес к изучению динамики парогазовых пузырьков в жидкости связан с широким использованием жидкостей. При больших концентрациях пузырьков в жидкости значительную роль начинает играть их гидродинамическое взаимодействие. Это особенно сильно проявляется в акустических полях, где из-за переменного давления жидкости пузырьки испытывают сильные радиальные расширения-сжатия. В настоящей работе представляется математическая модель пространственного гидродинамического взаимодействия сферических газовых пузырьков в жидкости в акустическом поле.

Труды XI Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 14–18 июня 2017 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 3-8 (2017) | Рубрика: 06.05

 

Халитова Т.Ф. «Методика численного исследования сжатия несферического кавитационного пузырька» Труды XI Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 14–18 июня 2017 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 340-348 (2017)

При сильном сжатии кавитационного пузырька в жидкости в его центре могут достигаться экстремально высокие температуры, плотности и давления. Это может приводить к свечению, нейтронной эмиссии, формированию алмазов. Наибольший интерес представляет режим сжатия пузырька с образованием в его полости радиально-сходящихся ударных волн. Если ударная волна близка к сферической, то по мере схождения к центру пузырька ее интенсивность сильно возрастает. В этом случае степень сжатия среды в пузырьке будет гораздо выше, чем при безударном сжатии. При изучении данного режима, как правило, и пузырек и ударную волну в нем принимают сферическими. Однако, реальная несферичность пузырька может снизить степень кумуляции энергии в нем. Поэтому изучение сжатия несферического пузырька представляет особый интерес. В работе приводится методика расчета сильного сжатия несферического пузырька, когда ударная волна фокусируется в его центральной области. Применяются две модели. Наиболее полная гидродинамическая модель в силу больших потребностей компьютерного времени используется только в финальной высокоскоростной стадии сжатия. На начальной низкоскоростной стадии расчеты ведутся по более экономичной упрощенной модели. Приведен пример применения данной методики для расчета сильного сжатия изначально слабонесферического кавитационного пузырька.

Труды XI Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 14–18 июня 2017 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 340-348 (2017) | Рубрика: 06.05

 

Аганин А.А., Топорков Д.Ю. «Сильное сжатие пара в кавитационных пузырьках» Труды XI Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 14–18 июня 2017 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 434-440 (2017)

С использованием простого критерия проведена оценка ряда сред (воды, ацетона, бензола, толуола и тетрадекана) относительно возникновения сходящихся ударных волн в полости кавитационного пузырька при его коллапсе. Показано чередование этих сред по степени благоприятствования образованию ударных волн, а, значит, наиболее экстремальному сжатию среды в пузырьке. Сделана оценка минимального значения давления жидкости, при котором при коллапсе пузырька в его полости возникает ударная волна. Проиллюстрировано удовлетворительное согласование полученных результатов с результатами прямого численного моделирования (по полной гидродинамической модели с использованием широкодиапазонных уравнений состояния и с учетом неравновесного испарения-конденсации на межфазной границе и нестационарной теплопроводности в паре и жидкости) образования сходящихся ударных волн в кавитационном пузырьке при его коллапсе в воде, ацетоне и бензоле.

Труды XI Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 14–18 июня 2017 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 434-440 (2017) | Рубрика: 06.05

 

Аганин А.А., Ильгамов М.А., Топорков Д.Ю. «Возможности повышения температуры жидкости в проблеме сверхсжатия пузырька акустическим воздействием» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 161, № 4, с. 485-496 (2019)

Проводится сравнение расширения-сжатия пузырька в пучности давления стоячей акустической волны в ацетоне при температурах жидкости 273 и 293 К. Амплитуда и частота акустического возбуждения в первом случае равны 15 бар и 19.3 кГц, а во втором варьируются при соблюдении условия равенства достигаемого максимального радиуса пузырька его значению в первом случае. Используется гидродинамическая модель с реалистичными уравнениями состояния, учитывающая неравновесное испарение-конденсацию пара на межфазной поверхности, нестационарную теплопроводность в паре и жидкости. Установлено, что при 293 К и акустическом возбуждении с двукратно большей частотой и трехкратно большей амплитудой, чем в случае 273 К, содержимое пузырька испытывает не менее сильное сжатие, чем при 273 К.

Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 161, № 4, с. 485-496 (2019) | Рубрика: 06.05