Акустика микронеоднородных жидкостей и методы акустической спектроскопии

• Автор: Буланов, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 437 с.

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МОРСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ Дальневосточное отделение Российской Академии наук
На правах рукописи
БУЛАНОВ Владимир Алексеевич

АКУСТИКА МИКРОНЕОДНОРОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И МЕТОДЫ АКУСТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
(Специальность 01.04.Об - Акустика)
Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
научный консультант:
чл.-корр. РАН, доктор физ.-мат
АКУЛИЧЕВ В. А.
Владивосток - 1996 г.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. НЕСТАЦИОНАРНАЯ ДИНАМИКА ГАЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ ПОД
ДЕЙСТВИЕМ ЗВУКА
1.1. Формулировка проблемы, основные предположения и
исходная система уравнений
1.2. линейная динамика пузырька в поле импульсной накачки
1.3. Низкочастотные линейные колебания при воздействии
высокочастотной импульсной накачки
1.4. Низкочастотные линейные колебания при воздействии
фазоманипулированных высокочастотных импульсов
1.5. нелинейная динамика газового пузырька в поле
импульсной накачки
1.6. Заключение
2. ДИНАМИКА ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ И ЦЕНТРОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПОД
ДЕЙСТВИЕМ ЗВУКА
2.1. Формулировка проблемы и основные предположения
2. 2. исходная система уравнений
2.3. линейная динамика центров кристаллизации в чистых
жидкостях
2.4. эффект выпрямленной теплопередачи при колебаниях
центров кристаллизации
2.5. Особенности кристаллизации растворов
2.6. влияние примеси на динамику центров кристаллизации в
звуковом поле
2.7. Динамика центров кристаллизации под действием звука
в кристаллизующихся растворах
2.8. локализация и взаимодействие центров кристаллизации
в звуковом поле
2.9. Нелинейная динамика, генерация комбинационных частот
3. ДИНАМИКА ПАРОГАЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЗВУКА
3.1. Введение
3.2. Линейная динамика
3.3. направленный тепло и массоперенос и пороги роста
3.4. Нелинейная динамика, генерация комбинационных частот
3. 5.
заключение

4. РАССЕЯНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ В ЖИДКОСТИ С ФАЗОВЫМИ
ВКЛЮЧЕНИЯМИ
4.1. Введение
4.2. стационарное рассеяние звука на пузырьках
4.3. Нестационарное рассеяние звука на пузырьках
4.4. Нестационарное когерентное рассеяние высокочастотных
импульсов
4.5. когерентное рассеяние фазоманипулированных импульсов
4.6. Нелинейное рассеяние звука на газовых пузырьках
4.7. Влияние фазовых превращений на рассеяние акустических
импульсов на парогазовых пузырьках
4.8. Линейное рассеяние акустических импульсов на
твердых частицах и центрах кристаллизации
4.9. нелинейное рассеяние звука на парогазовых пузырьках,
твердых частицах и центрах кристаллизации
5. ЗАТУХАНИЕ И ДИСПЕРСИЯ ЗВУКА В МИКРОНЕОДНОРОДНЫХ
ЖИДКОСТЯХ
5.1. теория многократного рассеяния и затухание и
дисперсия звука в микронеоднородных жидкостях
5.2. Затухание и дисперсия звука в жидкостях с пузырьками
5.3. Затухание звука в океане при учете приповерхностного
слоя пузырьков
5.4. Затухание и дисперсия звука в жидкостях, содержащих
центры кристаллизации и твердые частицы
5.5. заключение
6. РАССЕЯНИЕ ЗВУКА СФЕРОЙ И ЦИЛИНДРОМ С УЧЕТОМ
ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ
6, 1. Введение
6.2. Описание задачи
6.3. математическая постановка и решение задачи для
сферических объектов
6.4. Резонансная теория рассеяния: амплитуда, функция и
сечение рассеяния, поглощения, оптическая теорема
6.5. Анализ, оценки, примеры
6.6. обобщение на случай цилиндрических объектов

рассмотренной в разделе 1.3, можно положить в основу акустической диагностики резонансных включений [58].
1.5. Нелинейная динамика газового пузырька в поле импульсной
накачки
Задача о нелинейной динамике газового пузырька в жидкости впервые, по-видимому, была решена Заболотской и солуяном в работе [59]. Ими было показано, что вследствие уже квадратичной нелинейности (в основном обусловленной уравнением состояния газа внутри пузырька) возможна генерация второй гармоники, а при воздействии двух частот 1Г и Г2 - также генерация комбинационных частот наиболее сильная генерация сигналов комбинационных
частот наблюдается на резонансных для указанных выше частот пузырьках.
Современное состояние вопроса о нелинейном рассеянии звука на пузырьках с учетом квадратичной и кубичной нелинейности подробно изложено в обзорах и монографиях /'5,31,60,617, здесь же можно найти подробный список оригинальных исследований на данную тему.
до настоящего времени в основном рассматривалась стационарная нелинейная динамика газового пузырька в поле высокочастотной накачки - акустической волны (бигармонической или амплитудно -модулированной) достаточно большой длительности. в настоящем разделе рассмотрена нелинейная динамика газового пузырька в поле импульсной накачки, при этом основное внимание обращено на рассмотрение проявлений эффектов нестационарности рассеяния акустических импульсов малой длительности.
Рассмотрим детально нелинейное рассеяние звука пузырьком в приближении квадратичной нелинейности уравнения состояния и уравнения движения пузырька. Будем считать изменения радиуса пузырька Р(Ь) в виде
Я(Ь) = Яо(1+гП) (Ь]+г(2) (г)), (1.86)
где гП)(Ь) и г{г)(Ь) - описывают пульсации пузырька в первом и втором приближениях. Тогда из уравнения Рэлея с учетом сжимаемости жидкости [39] (модификация уравнения Херринга-Флинна [23,30]) вида р[(1-2Я/С;дя+(3/2)(1-4Я/3С)к2]+
+РаГРп(г)-(Е/с)(1-к/с)Р+ЯРус = О (1.87)
получаем в квадратичном приближении следующие уравнения для 2(1) (Ь) и г{2) (Ь ).
Й(1,+2ц2<1)2<1) = -ыго(Р+ПР/с), Р = 3& аа (1. 88)
О 1 (X