Мохаммади М., Назари М., Кайхани М.Х., Ахмади Г. «Экспериментальное исследование процесса столкновения частиц с пузырьком воздуха» Прикладная механика и техническая физика, 83, № 5, с. 197-208 (2022)

Представлены результаты экспериментального исследования столкновения частиц пластика диаметром 1,5; 2,0; 2,5 мм с неподвижным пузырьком воздуха диаметром 5,5 мм в деионизированной воде. Установлено, что размер частиц оказывает существенное влияние на скорость частиц и время скольжения их по поверхности пузырька. По мере увеличения диаметра частицы скорость ее скольжения по поверхности пузырька увеличивается, и частица быстро отделяется от нее. Исследовано влияние на процесс столкновения силы сопротивления, капиллярной силы, давления, сил тяжести и плавучести, действующих на частицы. Установлено, что частица остается на поверхности пузырька, в случае если капиллярная сила является доминирующей. Изучено влияние трехфазной контактной линии на капиллярную силу и давление. Для классификации режимов столкновения частицы с пузырьком предложено использовать модифицированное число Бонда.

Багринцев В.В., Маринич Н.В., Коваль А.А. «Влияние крыльчатого обтекателя на гидродинамические, кавитационные и акустические характеристики движительного комплекса» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 3, с. 47-51 (2022)

Исследуется влияние крыльчатого обтекателя на гидродинамические, кавитационные и акустические характеристики движительного комплекса, представляющего собой гребной винт в насадке. В ходе выполнения работы спроектировано два варианта крыльчатого обтекателя (КО)с учетом поля скоростей за гребным винтом. Проведены экспериментальные исследования модели движительного комплекса с моделями гладкого обтекателя и спроектированными КО. Дополнительно исследовалось влияние положения лопастей обтекателя относительно лопастей гребного винта (между лопастей и в следе за лопастями). В ходе работы получены коэффициенты упора и момента, числа кавитации, измерено акустическое излучение для исследуемых компоновок движительного комплекса. Выполнено сравнение и сделаны выводы об эффективности применения крыльчатых обтекателей.

Абрамов О.В., Абрамов В.О., Андриянов Ю.В., Кистерев Э.В., Градов О.М., Шехтман А.В., Классен Н.В., Муллакаев М.С., Булычев Н.А. «Плазменный разряд в кавитирующей жидкости» Инженерная физика, № 8, с. 1247 (2009)

Представлены результаты экспериментов по возбуждению квазистационарного объемного разряда в зазоре между плоскими электродами в жидкости в режиме развитой кавитации, возбуждаемой ультразвуковым акустическим полем. Установлено, что если между электродами, погруженными в жидкость, вызвать электрический пробой, то при кавитации между ними возникает плазменный шнур, который относительно стабильно горит при малых напряжениях (около 50 В). При определенных параметрах разрядного электрического контура и интенсивности ультразвукового поля удавалось возбуждать плазменный разряд в кавитационной пузырьково-жидкостной среде, заполняющий всю область между электродами. Показано, что в жидкости в интенсивном ультразвуковом поле выше порога кавитации может существовать новая форма электрического разряда, характеризующаяся объемным свечением во всем пространстве между электродами и возрастающей вольт-амперной характеристикой, присущей аномальному тлеющему разряду в газе. Ключевые слова: Плазма, ультразвук, кавитация.

Высоцкий В.И., Корнилова А.А., Корнеева Ю.В., Крит Т.Б. «Исследование аномальных радиационных и тепловых явлений при кавитации струи жидкости. 1. Аномальные эффекты при генерация рентгеновского излучения стимулированного процессом кавитации жидкости» Инженерная физика, № 2, с. 33-45 (2016)

Рассмотрены оптические и радиационные (рентгеновские) процессы, которые сопутствуют режиму кавитации при поступательном движении двух типов жидкостей – циркулирующего по замкнутому контуру машинного масла или свободного выхода сверхзвуковой струи воды из узкого канала. Показано, что в определенном интервале давлений при выходе струи машинного масла из диафрагмы возникает интенсивное бело-голубое свечение, свойства которого принципиально отличаются от сонолюминесценции. Обнаружено, что корпус камеры, внутри которой происходит зарождение и эволюция кавитационных пузырьков в объеме циркулирующего масла, а также выходная часть канала и начальный участок струи воды являются источниками интенсивного рентгеновского излучения, генерация которого связана с процессами кавитации и последующим возбуждением ударных волн. Частота (энергия) рентгеновского излучения зависит от типа атомов на излучающей поверхности (для масла – корпус камеры, для струи воды – поверхность струи, для канала – атомы металла на поверхности) и возрастает с увеличением заряда атомов от 1 до 5 кэВ. Полная активность рентгеновского излучения в исследуемой установке в режиме свободного выхода струи превышает 0,1 Кюри. Впервые обнаружено, что воздействие на толстые отдаленные экраны ударных акустических волн, которые формируются в воздухе в результате кавитации струи воды, приводит к генерации квазикогерентного направленного рентгеновского излучение с обратной стороны этих экранов. Пространственные параметры этого излучения зависят от формы и сечения экрана и от пространственных характеристик ударной волны. Предсказана возможность и проведены эксперименты по использованию «классических» твердотельных (стеклянных и металлических) линз для итоговой фокусировки комбинированных акусто-рентгеновских волн. Показано, что такие устройства можно использовать для фокусировки импульсного рентгеновского излучения. Ключевые слова: кавитация в струе жидкости, ударные волны, генерация рентгеновского излучения.

Высоцкий В.И., Корнилова А.А., Василенко А.О., Томак В.И., Корнеева Ю.В., Крит Т.Б., Высоцкий М.В. «Исследование аномальных радиационных и тепловых явлений при кавитации струи жидкости. Часть 2. Генерация и исследование незатухающих тепловых волн, формируемых при кавитации» Инженерная физика, № 4, с. 9-20 (2016)

Рассмотрены акустические и тепловые эффекты, которые сопровождают кавитационные явления, протекающие в струе жидкости при ее кавитации. В процессе экспериментов с использованием акустических детекторов обнаружено, что в пространстве за пределами кавитационной камеры регистрируются низкочастотные и высокочастотные колебания, частоты которых лежат, соответственно, в области 8–20 кГц и 70–250 МГц. Эти волны регистрируются как возле поверхности камеры, так и далеко за ее пределами (вплоть до 2 м), причем волны высокой частоты распространяются без заметного поглощения. Первая группа волн соответствует «обычным» акустическим колебаниям и ее происхождение связано с механическим резонансом кавитационной камеры, который модулирует интенсивность многопузырьковой кавитации. Более высокочастотные волны не связаны с акустическими процессами, поскольку гиперзвуковые волны высокой такой частоты не распространяются в воздухе. Эти волны не относятся к электромагнитным колебаниям. Проведенный ранее и уточненный в работе теоретический анализ показал, что эти слабозатухающие высокочастотные волны предположительно представляют собой тепловые волны, которые при определенных условиях могут распространяться в разных средах без затухания. Основными требованиями к существованию и возбуждению таких волн является конечное время локальной тепловой релаксации (времени локальной «максвелизации») теплового возмущения в материальной среде, а также наличие в спектре теплового возмущения спектральных компонент на частоте этих волн. Второе условие выполняется при воздействии на границе раздела очень коротких ударных волн, связанных с кавитацией. Все эти условия были выполнены в проведенных экспериментах. Ключевые слова: кавитация в струе жидкости, ударные волны, уравнение теплопроводности, тепловые (температурные) волны, непоглощающиеся волны.

Зубко А.Е., Самохин А.А., Сидорин А.В. «Об использовании модели поверхностного испарения в условиях лазерной абляции поглощающих диэлектрических жидкостей» Инженерная физика, № 5, с. 13-19 (2016)

Анализируется область применимости модели поверхностного испарения для случая наносекундной лазерной абляции поглощающих диэлектрических жидкостей. Примером такого режима является воздействие на воду импульсов лазерного излучения с длиной волны в диапазоне 2,94 мкм, которое поглощается на глубине порядка одного микрона, значительно превышающей длину теплового влияния от поверхностного эффекта испарительного охлаждения. Верхний предел области применимости рассматриваемой модели определяется величиной подповерхностного максимума температурного профиля в облучаемой жидкости, который не должен превышать температуру предельного перегрева, когда в перегретой метастабильной жидкости начинается процесс объемного взрывного вскипания. Показано, что на пределе области применимости модели поверхностного испарения величина испарительного давления отдачи может быть сравнима с атмосферным давлением, превышая при этом величину термоакустического сигнала, и заметно зависит от коэффициента массовой аккомодации. Ключевые слова: лазерная абляция, поверхностное испарение, коэффициент массовой аккомодации, взрывное вскипание.