Особенности волновой динамики и акустики многофазных, многокомпонентных сред

Автор: Дамир Анварович Губайдуллин

Организация: Институт механики и машиностроения ФИЦ Казанский научный центр РАН, Казань

Рис. Зависимости числовой концентрации капель аэрозоля от времени в режиме перехода к ударным волнам (∆P ~ 0.04 бар) на первой собственной частоте: а – закрытая труба, б – открытая труба.

Представлены некоторые результаты изучения волновой динамики и акустики многофазных сред. Дано сравнение теоретических и экспериментальных данных, рассмотрены приложения. 

Изучено распространение акустических возмущений в парогазовых полидисперсных (с произвольной функцией распределения включений по размерам) и дискретных многофракционных капельных и пузырьковых (с оболочкой вокруг пузырька) средах, а также в смесях жидкости с полидисперсными частицами разного сорта и пузырьками газа. Представлены математические модели, получены наиболее общие дисперсионные соотношения, исследованы высоко- и низкочастотные асимптотики коэффициента затухания, обсуждаются области применимости развитых теорий. Выведено уравнение радиальных колебаний пузырька, покрытого вязкоупругой оболочкой в вязкоупругой жидкости. Установлено существенное влияние оболочки вокруг пузырька газа на распространение волн в пузырьковых жидкостях. Выявлено хорошее согласие представленных результатов с опубликованными экспериментальными данными других авторов.

Исследовано распространение импульсных волн давления в жидкости, содержащей многослойные преграды разного сорта. Проведены расчеты по искажению акустического сигнала при диагностике многослойного образца, содержащего слой жидкости с полидисперсными пузырьками. Проиллюстрировано согласие теоретических и экспериментальных данных.

Теоретически и экспериментально изучены нелинейные колебания аэрозолей и поведение частиц в трубах в ударно- и безударно волновом режимах. Установлена немонотонная зависимость времени осаждения табачного дыма от степени заполнения закрытой трубы при резонансных частотах колебания поршня. Представлены результаты численных расчетов распространение ударных волн в газовзвесях и ударно-волновой разлет газовзвеси в двухкомпонентный газ. Проиллюстрировано влияние сорта газа на динамику процесса. Показано хорошее согласие теории и опытных данных.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 20-11-20070, https://rscf.ru/project/20-11-20070/.

1. Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Ткаченко Л.А. Экспериментальное исследование резонансных колебаний аэрозоля в трубах в режиме перехода к ударным волнам // Доклады академии наук. 2017. Т. 475. № 3. С. 273-276.

2. Gubaidullin D.A., Zaripov R.G., Tkachenko L.A., Shaidullin L.R. Aerosol deposition on resonances at nonlinear oscillations in a closed cross-section jump tube // Continuum Mechanics and Thermodynamics. 2023. V. 35. P. 1473-1479.