Динамика газовых пузырьков переменной массы в жидкости под действием акустического поля

• Автор: Бутюгина, Екатерина Валерьевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Анализ литературных источников по экспериментальным и теоретическим исследованиям колебаний микропузырьков в жидкости под действием .акустического ПОЛЯ
1.1. Теоретические исследования динамики одиночного пузырька в жидкое I и
1.2. Направленная диффузия: теория и эксперимент
1.3. Динамика пузырьковых кластеров
1.4. Выводы по первой і.іаве
Глава 2. Математическая модель и численное решение диффузионной задачи для одиночного пузырька в акустическом поле
2.1. Постановка задачи и основные уравнения
2.1.]. Уравнения динамики нуи.грька
2.1.2. Задача мпссоиереноса в жидкости
2.2. Численное решение полной диффузионной задачи и частных нро-
II ЛЮДНЫХ
2.2.1. Копеерваїіншая схема
2.2.2. Влияние направленной диффузии па динамику одиночного пузырька
2.3. Выводы ко в юрой главе
Глава 3. Приближенные модели и численные методики для описания динамики растворимого пузырька
3.1. Учет концов і ранни газа в жидкости с применением ночі и периодическою прпб. ІИЖСЧШЯ
3.1.1. Особенное і п чиє. кчшой реали іаіши

3.1.2. Результаты вычислительных чкеиери.мопrois
.'5.2. Применение метола многих масштабов к задаче диффузии газа
Между ИуЧЬфЬКОМ И ЖИДКОСТ1,
3.2.1. Внешнее раз южепие
3.2.2. Внутреннее разложение
3.2.3. Численная реяли защит
3.3. Динамика газового пузырька на многих периодах акустического
ноля и сравнение с женеримеитом
3.4. Выводы к третьей главе
Глава 4. Диффузионная устойчивость пузырьков в кластере
1.1. Особенности математической модели пузырькового кластера при
учею диффузионных чффекгов
4.2. Исследование динамики пузырька в кластере тз воде
4.3. Динамика газовых пузырьков и технических жидкостях
4.3.1. Численное исследование и особенное!и маземнтичегкот моделирования
4.3.2. Результаты математического моделирования
1.4. Выводы к четверти главе
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы исследования. Одним из наиболее интересных эффектов. вызванных воздействием звуковой волны на жидкость, является акустическая кавитация образование в жидкости полостей, так называемых кавитационных пузырьков. Звуковые волны в жидкости вызывают также рост, коллапс или движение таких пузырьков. Научный и практический интерес' представляют изучение связанных е акустической кавитацией физических явлений, таких как: сонолюминиецепция (излучение пузырьком свечения во время коллапса). самоорганизация (взаимное влияние акустического поля и пузырьков), химические реакции внутри пузырька и в жидкости, самодвижение' пузырька, кавитационная эрозия и многие другие. Эти явления наблюдаются г. физике, химии и биологии, и находят широкое' практическое применение в различных областях промышленности, например, для разрушения и диеие’ргировапия твердых тел. эмульгирования жидкостей, дегазации жидкостей, очистки поверхностей. а также в различных медицинских целях.
При изучении многих химических п физических процессов часто возникает задача о влиянии различных факторов на динамику микронузырьков и на возникновение' устойчивой кавитации. К таких факторам относятся: направленная диффузия, частота звукового ноля, тип жидкости, ее вязкость, количество растворенного газа в жидкости и прочие. Следовательно, одно из важных направлений в понимании фундаментальной природы акустической кавитации это изучение Диффузионной устойчивости пузырьков при акустическом возденет вин.
Первоначально интерес к диффузионным процессам, протекающим между газовым пузырьком и окружающей его жидкостью с растворенным в пей га том. возник благодаря экспериментам по акустической кавитации, в которых наблюдалось. что маленькие газовые пузырьки, при наличии акустического поля, растут со временем. Это явление объяснялось массонерепосоч растворенного
В результате найдем: (С/+Сн-і)/2 й+і
?/(0- 0+) -+
(б , І С,)/
11' ( і. ^ -У - І (ії +
(С,-1 +СД/
н(С+і.С)с/С
(й+й+1 )/2 ІГ ( 0 3^2 .±0 ) Ф = 0.

Прп.мошш к зтому уравпопию метод трапеций |211 — метод приближоїшого интегрироваїшя. полу чим
0 + Сл і 0-1 +

2 2 0-і + 0 0 +
«(0-0) - (Он - 0)Ю
ги„ 00' 4 0+і 0 0 Оч і
2 2 илп. после приведеним подобпьіх членоії.
«(о+і-О) - (0 - о+і)И'- ( ОдіЮі,
(0+і -0) (И ^±Ті. о _ „то- + Он 0-1 + о
2 / V
0+і ~ 0 і

(»(0+ь О) - "(0-03) •
Замепим II ’ его дискретним аналогом и перепишем последиее у])авнепие
/ О+і о
('+1.1 -+..;)- - ЗРо Х
011 - О-і
9 І “НІ..? "1..
X ( н4(0) (1 + ^ + 4/,і. »/.?+! Щ../

4 / Т- І1 , 3(0 + Оп
(0+і) (і +

-0(0) (^1 -О(0н) ("і + 9 ,
11; І 1./+1 16 І і,,?
2+00+і) ) Он-о
з(0-і 2 0)04/ 5 +../ — іі>.і і
2«3(0)
о - 0-і
4сТ 4 / ! , 3(0-1 + 0)0 ’ _ и> І 1./ — Ні 1 1-у —
+00+1) / О-О-і