Осаждение аэрозоля в резонаторах и влияние температурного градиента на продольные колебания газа
Автор: Дамир26 Анварович Губайдуллин
Соавторы: Шайдуллин Л.Р., Фадеев С.А.
Организация: Институт механики и машиностроения ФИЦ Казанский научный центр РАН
Геометрия резонатора определяет его резонансные частоты, добротность и нелинейные эффекты [1, 2]. Акустические течения повышают эффективность осаждения аэрозоля, что важно для очистки газов [3, 4]. Цель работы - сравнить эффективность резонаторов для осаждения мелкодисперсного аэрозоля.
Исследования проведены на экспериментальной установке c виброгенератором. Испытаны четыре резонатора: широкая труба (R1=0.05 м), узкая труба (R2=0.018 м), труба со скачком сечения (R1, R2) и квадратный канал (D=0.4 м). На одном конце устанавливался плоский поршень, противоположный конец герметично закрыт. В качестве рабочей среды использовался аэрозоль DEHS с микронным диаметром частиц.
Максимальное акустическое давление обнаружено в канале с наибольшей площадью поршня и его значение в 3 раза превышает давление в узкой трубе. При резонансе осаждение аэрозоля ускорено по сравнению с невозмущенной средой. Наименьшее время осаждения в широкой трубе, наибольшее в канале, из-за различий объёма и числа частиц. Введён критерий эффективности K для сравнения резонаторов с учётом геометрии [5].
Изучено влияние радиального градиента температуры на резонансные колебания газа в широкой трубе [6]. Рассмотрена закрытая цилиндрическая труба с объёмным источником тепла, постоянной температурой стенок и параболическим радиальным профилем температуры. Показано, что источник тепла уменьшает средний сток импульса из-за радиальной зависимости скорости, что вместе с температурной зависимостью вязкости усиливает резонансные колебания.
1.Lawrenson C.C., Lipkens B., Lucas T.S., Perkins D.K. and VanDoren T.W. Measurements of macrosonic standing waves in oscillating closed cavities // J. Acoust. Soc. Am. 1998. Vol. 104. P. 623–636.
2. Cervenka M., Soltes M., and Bednarik M. Optimal shaping of acoustic resonators for the generation of high-amplitude standing waves // J. Acoust. Soc. Am. 2004. Vol. 136. P. 1003.
3. Yuen W.T., Fu S.C., Kwan J.K.C., Chao C.Y.H. // The use of nonlinear acoustics as an energy-efficient technique for aerosol removal // Aerosol Sci. Technol. 2014. Vol 48, No 9, P. 907–915.
4. Шайдуллин Л.Р., Губайдуллин Д.А., Фадеев С.А., Зарипов Р.Г., Ткаченко Л.А. Вынужденные колебания газа и осаждение аэрозоля в замкнутых резонаторах разной геометрии // ТВТ. 2025. Т. 63, № 6. С. 736–742.
5. Fadeev S.A., Gubaidullin D.A., and Shaidullin L.R. Effect of the radial temperature gradient on resonant oscillations of gas in a closed tube / J. Acoust. Soc. Am. 2024. Vol. 156, No 6. P. 4123–4132.
