Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

06.23 Ультразвук в неразрушающем контроле, промышленных технологиях и изделиях

 

Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Терентьев С.А., Нестеров В.А. «Повышение эффективности сушки целлюлозы ультразвуковым воздействием» Известия Томского политехнического университета, 334, № 11, с. 167-176 (2023)

Актуальность исследования обусловлена тем, что существенная часть возобновляемых и ископаемых энергоресурсов расходуется на выработку тепла и электроэнергии, необходимых для реализации процесса сушки. При этом сушка целлюлозы в силу многотоннажности производств является одним из существенных потребителей энергоресурсов. Одним из способов снижения энергетических затрат на процесс сушки является воздействие ультразвуковыми колебаниями. Практически отсутствуют исследования по ультразвуковому воздействию во время сушки целлюлозы. Поэтому необходимо рассмотреть возможные варианты бесконтактного ультразвукового воздействия при конвективной сушке древесной целлюлозы. Цель: выявление наиболее рациональных вариантов размещения высушиваемого материала с учетом направления воздействия ультразвуковых колебаний и потока теплого воздуха относительно слоев высушиваемого материала при различных температурах. Объекты: процесс бесконтактного ультразвукового воздействия на древесную целлюлозу. Методы. Для определения распределения амплитуд колебаний дискового излучателя использовалось математическое моделирование на основе метода конечных элементов. В экспериментальной части исследований влагосодержание материала определялось весовым методом с использованием поверенных технических средств. Результаты. При параллельном направлении ультразвуковых колебаний относительно тонких слоев целлюлозы показано сокращение времени сушки в 2,5 раза при уровне звукового давления 162±3 дБ и температуре сушильного агента 60°С. Выявлено, что снижение температуры сушильного агента позволяет повысить относительную эффективность ультразвукового воздействия. Оценка энергетической эффективности показала, что применение ультразвукового воздействия приводит к уменьшению затраченной на сушку электроэнергии в 2,3 раза по сравнению только с конвективной сушкой при прочих равных условиях. Проведенные исследования подтвердили эффективность ультразвукового способа сушки для промышленного применения и позволили рекомендовать варианты наиболее рационального размещения высушиваемого материала при проектировании конструкций сушильных камер. Ключевые слова: сушка, целлюлоза, ультразвук, дисковый излучатель, уровень звукового давления

Известия Томского политехнического университета, 334, № 11, с. 167-176 (2023) | Рубрики: 06.23 14.06 16

 

Мишакин В.В., Сергеева О.А., Клюшников В.А. «Влияние микроповрежденности на упругие характеристики метастабильных аустенитных сталей при усталостном разрушении» Журнал технической физики, 94, № 1, с. 60-65 (2024)

Исследована связь модулей упругости с изменением фазового состава и микроповрежденностью метастабильной аустенитной стали при ее усталостном разрушении. Предложен способ расчета микроповрежденности с учетом влияния комплекса факторов на упругие характеристики – образования деформационного мартенсита, имеющего контраст упругих модулей с матрицей материала, и изменения кристаллографической текстуры. Получена высокая корреляция нормированной величины микроповрежденности относительно ее критической величины, соответствующей появлению макротрещины, с поврежденностью, рассчитанной с помощью гипотезы линейного суммирования повреждений Пальмгрена–Майнера, широко используемой для оценки ресурсных характеристик сталей. Ключевые слова: аустенитная нержавеющая сталь, метастабильный аустенит, микроповрежденность, ультразвуковой метод, упругие модули, вихретоковый метод.

Журнал технической физики, 94, № 1, с. 60-65 (2024) | Рубрики: 04.14 06.23 14.04

 

Макалкин Д.И., Карабутов А.А., Саватеева Е.В. «Прецизионное измерение групповой скорости ультразвука твердых сред в образцах миллиметровой толщины» Акустический журнал, 69, № 6, с. 685-694 (2023)

Предлагается методика высокоточного локального измерения групповой скорости продольных волн в твердых образцах миллиметровой толщины. Для достижения требуемой точности используется лазерное термооптическое возбуждение субмикросекундных ультразвуковых видеоимпульсов и сверхширокополосная пьезоэлектрическая регистрация отраженных от контролируемого образца акустических сигналов. Исследуются плоскопараллельные образцы из дюраля, кварца и стали толщиной 2–6 мм. Для достижения необходимой точности измерения групповой скорости ультразвука используется математическая обработка формы сигнала с компенсацией дифракции ультразвукового пучка при распространении в образце. Показана возможность обеспечения неопределенности измерения групповой скорости ультразвука в диапазоне частот 1–15 МГц на уровне 0.1% в образцах миллиметровой толщины.

Акустический журнал, 69, № 6, с. 685-694 (2023) | Рубрики: 06.03 06.18 06.23

 

Барышников А.С., Груздков А.А., Захаров М.А. «Влияние ультразвуковых волн на возникновение разряда в жидкости» Письма в Журнал технической физики, 49, № 24, с. 70-72 (2023)

Получено уравнение, аналогичное уравнению Рэлея, описывающее колебание одиночного пузырька малого размера в жидкости с учетом сжимаемости жидкости при воздействии на него звуковой волны. Расчеты динамики пузырька показывают, что возможны два результата такого воздействия: схождение пузырька или его резкое расширение в зависимости от частоты звуковой волны. Изменение поведения происходит скачкообразно при небольшом изменении частоты. Теоретически это может приводить к неожиданным физическим эффектам, например к образованию высокотемпературного ионизованного газа, что в электрическом поле вызывает появление разряда. Ключевые слова: пузырек в жидкости, ультразвук, кавитация, резонанс, электрический разряд.

Письма в Журнал технической физики, 49, № 24, с. 70-72 (2023) | Рубрики: 06.14 06.23

 

Суханов Д.Я., Кузовова А.Е. «Визуализация ультразвуковых излучателей методом обращения сигнала во времени в модели динамики частиц» Акустический журнал, 69, № 6, с. 778-791 (2023)

Предлагается метод решения обратной задачи восстановления источников акустических волн по измерениям поля на некоторой поверхности на основе обращения волнового фронта в методе динамики частиц. В этом методе рассматриваемая среда представляется в виде совокупности взаимодействующих частиц (материальных точек или твердых тел), для которых записываются классические уравнения движения. В работе рассматривается представление среды в виде множества частиц в кубической объемно-центрированной кристаллической решетке. Рассматривается случай линейной зависимости силы притяжения частиц от расстояния. Преимуществом такого подхода является возможность учета распространения волн в произвольно неоднородных средах в рамках единой численной модели. Численно и экспериментально показана возможность визуализации двух сферических источников акустических волн в воде за преградой, несмотря на наличие поперечных волн в рассматриваемой модели твердого тела; их влияние пренебрежимо мало в рассматриваемом случае. Проведена экспериментальная проверка предложенного метода на звуконепроницаемом экране с отверстием, имитирующем звукоизлучающий объект сложной формы. Через отверстие проходит волна от точечного источника коротких импульсов. С помощью приемного акустического сенсора, установленного на двухкоординатном сканере, было измерено пространственно-временное распределение звуковых колебаний на поверхности воды. При обработке данных путем обращения волнового фронта в модели частиц, было восстановлено изображение отверстия в звуконепроницаемом экране.

Акустический журнал, 69, № 6, с. 778-791 (2023) | Рубрики: 06.22 06.23 12.07

 

Синица А.Н., Куликов В.П., Синица М.А. «Ультразвуковой контроль осей трамвайных вагонов дефектоскопом УД2-102 «ПЕЛЕНГ»» Вестник Белорусско-Российского университета, № 4, с. 153-160 (2023)

Рассмотрены особенности ультразвукового контроля осей трамвайных вагонов без демонтажа и разборки колесной пары. Приведены результаты расчета механических напряжений оси трамвайного вагона при трогании вагона с места. Установлены наиболее нагруженные участки оси. По результатам расчетов разработана технология ультразвукового контроля осей трамвайных вагонов и даны основные параметры.

Вестник Белорусско-Российского университета, № 4, с. 153-160 (2023) | Рубрики: 06.23 14.04