Динамика волн в жидкостях и газах при наличии двухфазных зон

• Автор: Гималтдинов, Ильяс Кадырович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Бирск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Волновая динамика дисперсных систем (обзор). Основные
уравнения
§ 1.1 Волновая динамика пузырьковой жидкости
1.1.1 Акустические волны
1.1.2 Нелинейные волны в пузырьковых жидкостях
1.1.3 Динамика волн в жидкости при наличии зоны с
„ /3
пузырьковой завесой
§ 1.2 Акустика аэрозолей
1.2.1 Газопылевые и парокапельные смеси
1.2.2 Акустика тумана
1.2.3 Обзор экспериментальных работ
§ 1.3 Основные уравнения динамики пузырьковой жидкости
§ 1.4 Уравнения акустики для парогазокапельной смеси
Глава 2 Динамика акустических волн в жидкости при наличии
пузырьковой завесы
§ 2.1 Эволюция акустических волн в жидкости при наличии
«тонкой» завесы
§ 2.2 Динамика звуковых возмущений в жидкости при прохождении
через «толстую» завесу
§ 2.3 Влияние однослойной пузырьковой завесы на динамику
акустических волн
§ 2.4 Полидисперсные завесы
Глава 3 Нелинейные волны в жидкости содержащей пузырьковую
завесу
§ 3.1 Уравнения динамики в переменных лагранжа
§ 3.2 Численное исследование
3.2.1 Сравнение с экспериментом
3.2.2 Проявление нелинейных эффектов
3.2.3 Влияние параметров завесы на эволюцию сигнала при прохождении через завесу
3.2.4 Воздействие сигналов на
твердую стенку, покрытую пузырьковой завесой ІР.І.
§3.3 Динамика нелинейных волн при прохождении пузырьковой
завесы с учетом возможного вскипания
Глава 4 Звуковые волны в газе, содержащей зону с дисперсной завесой.. 111.
§4.1 Динамика акустических волн в газе с пылевой завесой т.
§ 4.2 Эволюция звуковых возмущений в газе при прохождении
через парокапельную завесу
§ 4.3 Прохождение звуковых волн через парогазокапельную зону../.'!/ Заключение
Литература

Введение
В диссертации исследуется динамика акустических и нелинейных волн в жидкости при прохождении через пузырьковую завесу и воздействие таких волн на твердую стенку, расположенную за завесой. Для акустических волн рассмотрены случаи, когда длина волны (и, в том числе, протяженность импульса конечной длительности) меньше ширины завесы (“толстая'’ завеса) и, наоборот, когда длина волны намного больше толщины пузырьковой завесы (“тонкая” завеса). Также исследуется эволюция звуковых возмущений в газе, содержащей зону с дисперсной завесой, когда длина волны меньше чем толщина завесы. Изучение явлений проводится в рамках механики многофазных систем.
Значительный интерес исследователей к проблемам и задачам механики многофазных сред обусловлен широким распространением таких систем в природе и их интенсивным использованием в современной технике. При этом наиболее распространенными процессами в многофазных средах являются волновые процессы, носящие нестационарный характер и составляющие предмет изучения волновой динамики многофазных систем. Примерами многофазных или гетерогенных систем могут служить различные смеси жидкости с пузырьками газа, смеси газа с каплями или частицами, пористые среды, насыщенные газом или жидкостью, и т.д. Из многообразия гетерогенных сред могут быть выделены дисперсные смеси, имеющие сравнительно регулярный характер, и, состоящие из двух фаз, одной из которых являются различные включения (частицы, капли или пузырьки).
Актуальность темы. Проблема распространения нестационарных возмущений при наличии в среде гетерогенной смеси в виде завесы, расположенной между двумя параллельными плоскостями, является одной из актуальных проблем волновой динамики многофазных сред.
Актуальной является защита подводной фауны при проведении ремонтно-строительных работ под водой с использованием энергии взрыва. При этом эффективным средством защиты является пузырьковая завеса.
Газокапельные среды являются основными рабочими телами в энергетических установках, аппаратах химической промышленно-
(/0 = 1СГ2 м), имеем 11 « О, М « 1, Ду « 7г/2 и поэтому гармоническая волна полностью проходит через завесу, при увеличении толщины завесы до /о = 10“1 м завеса для этой волны становится почти непрозрачной.
В том случае, когда в правой части (х > 0) от отражающей поверхности находится твердая стенка, на основании приведенных выше соотношений получим:
дг= (т1*г+1)' (ТТГ_1) ’ М = -ЛГ+1- (2ЛЛ6)
lujloCl ) iujIqCi )
Отметим, что коэффициент М в данном случае выражает отношение амплитуды давления на твердой стенке к амплитуде падающей волны. Здесь, также пренебрегая эффектами радиальной инерции и вязкости, выражение (2.1.16) молено упростить и представить в виде

N = <лЦ1ф/2), tg В данном случае при изменении частоты от 0 до +оо годограф коэффициента отражения в комплексной плоскости представляет собой полуокружность, расположенную в нижней полуплоскости с радиусом 1 и с центром в начале координат (рис. 2.6). Годограф коэффициента прохождения в комплексной плоскости также представляет собой полуокружность, расположенную в нижней полуплоскости, радиусом 1, с центром в точке 1 на действительной оси. Причем, для низкочастотных волн (со << со*), Лг и 1, М « 2 и, следовательно, картина аналогична при отражении от жесткой стенки. Для высокочастотных возмущений (со >> со*) имеем N ~ — 1, М 0 И Зс1В6Сс1 для отраженной волны эквивалентна свободной поверхности, а твердая стенка, вообще, слабо ” чувствует” падающую волну.
На рис. 2.7-2.8 представлены, рассчитанные по выражению (2.1.16) зависимость модуля и аргумента коэффициента прохождения (М, /Зм = аг от частоты со. Рис. 2.7 иллюстрируют влияние объемного содержания на зависимость модуля коэффициента прохождения от частоты при наличии за тонкой завесой твердой стенки. Видно, что с увеличением объемного содержания воздействие волны на твердую стенку ослабляется, например, при частоте со = 104с-1, когда объемное содержание мало адо = 10~3, имеем М « 2, (Зм ~ 2т и в этом случае отражение эквивалентно отражению от жесткой стенки, то при