|
Ученые записки Казанского университета. Серия Физико-математические науки, 2017, том 159, книга 3, страницы 271–281
(Mi uzku1407)
|
|
|
|
Эта публикация цитируется в 3 научных статьях (всего в 3 статьях)
Оценка возникновения ударных волн в кавитационном пузырьке при его коллапсе
A. A. Аганин, Д. Ю. Топорков Институт механики и машиностроения КазНЦ РАН, г. Казань, 420111, Россия
Аннотация:
Проведена оценка возможности образования сходящихся ударных волн в полости кавитационного пузырька в ходе его коллапса в ацетоне и тетрадекане. Давление жидкости варьируется от 1 до 100 бар, ее температура – от 293 K до значений, близких к критическим, при которых давление насыщенных паров обеих жидкостей равно 10 бар (до 419 К в ацетоне и 663 К в тетрадекане). Радиус пузырька в начале коллапса равен 500 мкм. Использована упрощенная математическая формулировка без учета теплопроводности и испарения-конденсации. Распределение термодинамических параметров пара в пузырьке принимается однородным, его состояние описывается уравнением типа Ван-дер-Ваальса, учитывается слабая сжимаемость жидкости на большом удалении от пузырька. В рамках этих допущений динамика пузырька определяется путем решения обыкновенного дифференциального уравнения Рэлея–Плессета второго порядка. Для оценки возможности возникновения ударной волны в пузырьке при его коллапсе применяется критерий, в котором используются значения термодинамических параметров в паре только с границы кавитационного пузырька и характеристики движения межфазной поверхности. Данный критерий позволяет также предсказывать время и место образования ударной волны. Решение уравнения Рэлея–Плессета находится численно методом Рунге–Кутты высокого порядка точности. Вычислительные эксперименты показали, что при температуре жидкости 293 K ударные волны в полости кавитационного пузырька в ходе его коллапса в ацетоне возникают при давлениях жидкости начиная с 5 бар, тогда как в случае тетрадекана – во всем исследуемом диапазоне. При температуре ацетона 419 К и тетрадекана 663 К ударные волны в пузырьке образуются, начиная с давлений жидкости 80 и 15 бар соответственно.
Ключевые слова:
акустическая кавитация, динамика пузырька, коллапс пузырька, сходящиеся ударные волны.
Поступила в редакцию: 25.05.2017
Образец цитирования:
A. A. Аганин, Д. Ю. Топорков, “Оценка возникновения ударных волн в кавитационном пузырьке при его коллапсе”, Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки, 159, № 3, Изд-во Казанского ун-та, Казань, 2017, 271–281
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/uzku1407 https://www.mathnet.ru/rus/uzku/v159/i3/p271
|
Статистика просмотров: |
Страница аннотации: | 354 | PDF полного текста: | 129 | Список литературы: | 28 |
|