Гидротермодинамическое звукообразование при кипении недогретой жидкости

• Автор: Волкова, Валентина Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 183 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
1 Л. Динамика изменения размера пузырька пара при кипении недогретой жидкости
1.2. Результаты исследования звуковых явлений при кипении
с недогревом методом натурного эксперимента
1.3. Гидродинамическое звукообразование. Влияние числа степеней свободы колебаний частиц жидкости на импульс давления, генерируемый пузырьком пара
1.4. Термодинамическое звукообразование при кипении недогретой жидкости
1.5. Использование вычислительного эксперимента при изучении звуковых явлений при кипении
1.6. Постановка задач и обоснование методов выполненного исследования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Связь динамики изменения размера пузырька пара
с генерируемым им звуковым импульсом
2.2. Шумообразование при развитом кипении недогретой жидкости
2.3. Основные результаты главы
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Влияние процесса конденсации на образование ударной волны в период схлопывания пузырьков пара при кипении недогретой жидкости
3.2. Подтверждение термодинамического звукообразования расчетным методом
3.3. Невозможность прямого использования опытных данных У(0 для определения импульса давления, генерируемого пузырьком пара при кипении
3.4. Полуэмпирические и эмпирическая формулы зависимости радиуса пузырька пара от времени при кипении недогретой жидкости
3.5. Влияние недогрева и скорости течения жидкости на возбуждаемые пузырьками пара при кипении
импульсы давления и их частотные спектры
3.6. Основные результаты главы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Список работ, опубликованных автором
Список использованных источников
Приложение
Приложение
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Современная техника (атомная энергетика, лазеры большой мощности, авиа- и ракетостроение и др.) нуждается в высокоэффективных методах отвода тепла [1, 2]. С этой точки зрения особый интерес представляет пузырьковое кипение недогретой жидкости, позволяющее получить огромные плотности теплового потока при небольших температурных напорах [3, 4]. Несмотря на довольно значительное количество работ в этой области [5-7 и др.], процесс локального кипения до сих пор не получил строго аналитического описания.
Обнаруженная рядом исследователей связь между тепловыми параметрами и характеристиками шума при кипении может являться основой пассивной акустической диагностики теплообмена в кипящей жидкости [8]. Надежный акустический метод позволяет постоянно контролировать ход процесса, не допуская возникновения и развития кризиса теплоотдачи при кипении, и предотвратить аварийную ситуацию. Кроме того, изучение звуковых явлений при кипении недогретой жидкости представляет значительный интерес в теоретическом плане. Это объясняется прежде всего тем, что физика процесса не изучена в достаточной степени.
До сих пор не существует общепризнанной точки зрения на механизм генерации звука пузырьками пара при кипении. Работами [9-12] положено начало исследования термодинамического звукообразования, которое требует дальнейшего рассмотрения. В связи с этим достаточный интерес приобретают вопросы о динамике роста и схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости, которая определяет генерируемое пузырьком переменное

менное давление создается меняющим свой объем пузырьком пара и описывается уравнением Рэлея (1.1.4), которое с учетом сферичности пузырька и выполнения условия 7?<<г принимает вид [28,
Анализируя в работах [132-138] полученное уравнение применительно к локальному кипению жидкости, Е. И. Несис показывает, что в этом случае генерируемый пузырьком импульс давления должен дважды менять знак: с + на - и затем опять на +. Однако авторы [139] высказывают другую точку зрения, состоящую в том, что в период роста пузырька пара излучается волна сжатия, а затем во время схлопывания - волна разряжения.
Для учета конечности скорости распространения звукового импульса при числе Маха М«1 авторами работ [20, 140] предложено равенство (1.3.10) дополнить членом - — —:
Другой способ математического описания переменного давления, создаваемого пузырьком пара представлен в работах [40, 69, 70, 141] и заключается в следующем. Если в период роста пузырька он сохраняет сферическую форму, в силу сферической симметрии движение будет безвихревым с потенциалом скоростей ф, то уравнение Лапласа запишется в виде:
В пределах неволновой зоны оно имеет следующее решение [141, 142]:
39, 42-44, 70]:
(1.3.10)
с дt
р' по т
(1.3.11)
4 % г с
(1.3.12)