Губайдуллин Д.А., Никифоров А.А. «Акустические волны в вязкоупругих пузырьковых средах» Теплофизика высоких температур, 57, № 1, с. 150-153 (2019)

Теоретически исследовано распространение акустических волн в вязкоупругой пузырьковой среде. Приведена линеаризованная система дифференциальных уравнений возмущенного движения такой среды, выведено дисперсионное соотношение. На примере вязкоупругой пузырьковой среды, представляющей собой полидиметилсилоксан с внедренными полидисперсными воздушными пузырьками, рассчитаны зависимости фазовой скорости и коэффициента затухания от частоты колебаний, дано сравнение с известными экспериментальными данными.

Хмелёв В.Н., Цыганок С.Н., Нестеров В.А. «Повышение эффективности работы ультразвуковых колебательных систем для кавитационной обработки жидкостей» Южно-Сибирский научный вестник, № 4, с. 117-121 (2018)

Статья посвящена оптимизации конструкции ультразвуковых колебательных систем предназначенных для кавитационной обработки жидкости с целью обеспечения максимальной эффективности работы. Выявлены конструктивные особенности концентратора и рабочего инструмента влияющие на эффективность работы ультразвуковых колебательных систем. Проведенная оптимизация их конструкции позволила повысить КПД аппаратов до 44% при обработке вязких сред (машинного масла).

Хмелёв В.Н., Голых Р.Н., Лопатин Р.А., Минаков В.Д. «Моделирование влияния ультразвуковой кавитации на механическую активацию молекул целлюлозы в ходе реакции получения биоэтанола» Южно-Сибирский научный вестник, № 1, с. 193-197 (2019)

Представлена модель механоактивации молекул при получении биоэтанола из микропорошковой целлюлозы под действием ультразвуковой кавитации. Рассматривается процесс ферментативного гидролиза в системе «жидкость–твёрдое тело», ускоряемого ультразвуковой кавитацией. Модель впервые учитывает размер кавитационной зоны и зависимость размера зоны от частоты. В конечном итоге это позволяет определить оптимальные режимы, обеспечивающие максимальную скорость получения биоэтанола из микропорошковой целлюлозы.

Хусаинов И.Г. «Математическое моделирование воздействия акустическим полем на одиночный пузырёк» Актуальные направления научных исследований 21 века: теория и практика, 6, № 6, с. 396-398 (2018)

Исследовано поведение одиночного газового пузырька, находящегося в воде, при воздействии гармоническим полем давления. Построена математическая модель исследуемого процесса. Составлена численная схема решения задачи. Выполнен вычислительный эксперимент и изучены зависимости радиуса пузырька от параметров поля давления.

Пичков С.Н., Захаров Д.А., Новинский Э.Г «Исследования кавитационных процессов в насосном оборудовании акустическим методом» Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, № 4, с. 158-163 (2018)

Статья посвящена исследованиям кавитационных процессов в насосном оборудовании с использованием акустического метода. Несмотря на то, что кавитационные явления в лопастных насосах известны давно и достаточно изучены, борьба с проявлением кавитации остается одной из актуальных задач. Проведенные постановочные исследования показали возможность определять порог возникновения кавитации, контролировать устойчивость стационарного процесса в циркуляционных контурах и проточных частях насосов методом акустической эмиссии. Полученные результаты представляют интерес, так как дополняют использующиеся методы исследования кавитационных явлений новыми возможностями. Метод требует своего дальнейшего развития. Статья может положить начало заинтересованному обсуждению среди специалистов, исследующих кавитационные явления в динамических насосах.

Нигматулин Р.И., Аганин А.А., Топорков Д.Ю. «Возможность реализации сверхсжатия кавитационного пузырька в тетрадекане» Доклады академии наук, 481, № 6, с. 625-629 (2018)

Исследуется возможность реализации суперсжатия среды в кавитационном пузырьке при его коллапсе в тетрадекане и проводится сравнение с его реализацией в коллапсирующем пузырьке в ацетоне. Применяется гидродинамическая модель, в которой учитываются сжимаемость жидкости, нестационарная теплопроводность пара и жидкости, неравновесные испарение-конденсация, несовершенство пара. Показано, что сходящиеся ударные волны в пузырьке в тетрадекане возникают даже в таких условиях, в которых сжатие среды в коллапсирующем пузырьке в ацетоне происходит почти однородно. При этом амплитуда малой несферичности пузырька в виде отдельных сферических гармоник возрастает при сжатии в ацетоне значительно (более 10 раз) больше, чем при сжатии в тетрадекане. Это означает, что тетрадекан по сравнению с ацетоном является более благоприятной средой для возможности реализации суперсжатия содержимого кавитационного пузырька при его коллапсе.

Ганиев Р., Ильгамов М.А. «Кавитация столба жидкости при движении её нижней границы» Доклады академии наук, 482, № 1, с. 28-32 (2018)

Рассматриваются движение столба жидкости в вертикальной трубе, вызванное движущимся поршнем, контактирующим с ее нижней границей. Задается закон движения поршня исходя из экспериментальных данных. Ускорение поршня превосходит гравитационное ускорение. Допускается отрыв жидкости от поршня и изменение объема кавитационной полости. Предложена простейшая модель явления. Приводятся качественное аналитическое решение одномерной задачи и сравнение с данными эксперимента.

Губайдуллин Д.А., Федоров Ю.В. «Акустика жидкости с пузырьками, покрытыми вязкоупругой оболочкой» Доклады академии наук, 483, № 2, с. 148-151 (2018)

Рассмотрена задача о распространении акустической волны в жидкости с пузырьками газа, покрытыми вязкоупругой оболочкой. Найдена зависимость волнового числа от частоты возмущений. Получены низкочастотные асимптотики фазовой скорости и коэффициента затухания. Установлена и проиллюстрирована зависимость равновесной скорости звука от частоты возмущений и размера покрытых пузырьков. Представлено сравнение теории с известными экспериментальными данными.

Анненкова Е.А., Сапожников О.А. «Тепловые и кавитационные явления и поверхностная неустойчивость как механизмы взрывов капель в акустических фонтанах» Известия РАН. Серия физическая, 83, № 1, с. 87-90 (2019)

Проводится теоретический анализ акустического и температурного полей, а также поверхностной неустойчивости в акустически возбужденной капле жидкости. Такие капли возникают в акустическом фонтане, образующемся под действием сфокусированного на свободную границу жидкости ультразвукового пучка. Для описания рассматриваемых явлений используется модель уединенной сферической капли, представляющей собой резонатор с акустически мягкой границей, внутри которого происходит эволюция сферически-симметричного нелинейного акустического поля. Представляются предполагаемые механизмы взрыва капли.

Бутюгина Е.В., Насибуллаева Э.Ш. «Динамика пузырька в кластере с учетом массопереноса» Вестник Башкирского университета, 20, № 1, с. 19-24 (2015)

Исследование диффузионной устойчивости газовых пузырьков в кластере при акустическом воздействии является одним из наименее изученных направлений в теории акустической кавитации. Это обусловлено нехваткой на данный момент экспериментальных данных и невозможностью аналитического решения задачи. Однако, описание явления может быть получено благодаря численному моделированию. Поэтому в данной работе предложена математическая модель, а также разработан и протестирован эффективный численный метод, основанный на консервативной разностной схеме, позволяющей адекватно учитывать влияние мгновенного изменения массы газа в пузырьке в монодисперсном кластере на его динамику. Для вычислений на больших временных масштабах применено приближение данного метода, основанное на предположении квазистационарности колебаний.

Аганин А.А., Давлетшин А.И. «Потенциал скорости жидкости со сферическими пузырьками с центрами на одной прямой» Вестник Башкирского университета, 20, № 2, с. 393-397 (2015)

Метод отражений, предназначенный для расчета потенциала скорости жидкости при наличии в ней двух сферических пузырьков, обобщен на случай произвольного числа сферических пузырьков с центрами на одной прямой. Тестирование полученных рекуррентных соотношений выполнено сопоставлением результатов их применения для расчета силы гидродинамического взаимодействия с результатами применения метода разложения по сферическим функциям. Проведено сравнение экономичности методов отражений и разложений по сферическим функциям. Показано, что при расстояниях между пузырьками более нескольких характерных диаметров эффективность обоих методов примерно одинакова. С уменьшением взаимной удаленности пузырьков более экономичным оказывается метод разложения по сферическим функциям. Исключение составляет случай двух пузырьков.

Аганин А.А., Ильгамов М.А., Топорков Д.Ю. «Зависимость сжатия пара в кавитационных пузырьках в воде и ацетоне от давления жидкости» Вестник Башкирского университета, 20, № 3, с. 807-812 (2015)

Рассматриваются особенности сильного сжатия пара в кавитационных пузырьках в воде и ацетоне при их коллапсе в зависимости от давления жидкости в диапазоне от 1 до 15 бар (температура жидкости 20°С). Установлено, что в пузырьке в ацетоне в данном диапазоне последовательно реализуются три сценария сжатия. В первом сценарии сжатие происходит близким к однородному, во втором – с радиальным схождением простых волн, в третьем – с радиальным схождением ударных волн. Ударно-волновой сценарий устанавливается, начиная с давления 3 бар. В случае пузырька в воде реализуется лишь сжатие, близкое к однородному.

Нигматулин Р.И., Аганин А.А., Ильгамов М.А., Топорков Д.Ю. «Сильное сжатие пара в кавитационных пузырьках в воде и ацетоне» Вестник Башкирского университета, 22, № 3, с. 580-585 (2017)

Рассматривается сильное сжатие пара в одиночных кавитационных пузырьках при их коллапсе (схлопывании) в зависимости от давления жидкости. Показано, что в случае пузырька в воде, как и в случае пузырька в ацетоне, с увеличением давления жидкости сжатие содержимого кавитационного пузырька реализуется сначала близким к однородному, затем с радиальным схождением и фокусировкой простых (не ударных) волн, после чего с радиальным схождением и фокусировкой ударных волн.

Гильманова Г.И., Гумеров Н.А., Ахатов И.Ш. «Применение графических процессоров при численном моделировании динамики пузырьков под действием акустического поля в безграничной жидкости» Вестник Башкирского университета, 23, № 4, с. 948-952 (2018)

Представлено численное моделирование динамики микропузырьков под действием акустического поля в безграничной жидкости. Рассматривается кластер пузырьков в жидкости, данная система не ограничена стенками и границами. Источник акустических волн находится в центре пузырькового кластера. После включения источника звука наблюдается два режима динамики пузырьков, в зависимости от концентрации пузырьков. В первом случае, при малом количестве пузырьков наблюдается одностороннее влияние поле-пузырек, поэтому их воздействие на поле несущественно. Во втором случае, при высокой концентрации пузырьков, проявляется двустороннее влияние пузырек-поле-пузырек, поэтому наблюдаем ударную волну объемного содержания, за фронтом которой, остается зона, практически чистая от пузырьков. При реализации второго режима возникает проблема нехватка оперативной памяти для хранения матрицы. Для ускорения расчетов алгоритм матрично-векторного произведения распараллеливается на графических процессорах (GPU) с применением технологии CUDA, без хранения матрицы в памяти компьютера.