Влияние импульсного ультразвукового воздействия на поведение воздушных пузырьков в растворах ПАВ
Автор: Анастасия Денисовна Садовникова
Соавторы: М. О. Кучинский, К. А. Рыбкин, Т. П. Любимова
Организация: Пермский государственный национальный исследовательский университет
Действие акустических полей на воздушные пузырьки в объеме жидкости активно исследуется многими научными коллективами на протяжении последних десятилетий. Изучаются поступательное движение этих пузырьков, колебания их поверхностей, явления коалесценции или кластеризации под действием ультразвука, которые обусловлены действием сил Бьеркнеса [1].
Повлиять на поведение пузырьков в жидкости с пузырьками может добавление солей и поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые приводят к изменению размеров пузырьков, их объемной концентрации [2]. Эффекты, наблюдаемые при изменении концентрации солей и ПАВ, могут способствовать изменению динамики воздушных пузырьков в объеме жидкости. Целью настоящей работы является экспериментальное исследование воздействия ультразвука на воздушные пузырьки в жидкости с растворенными веществами - sodium dodecyl sulfate (SDS) и NaCl - и изучение эффектов, возникающих при импульсном воздействии ультразвука.
Экспериментальная установка включала в себя кювету из оргстекла. Для генерации пузырьков использовались асимметрично смачиваемая мембрана, водяной насос и воздушный компрессор. Насос создавал сдвиговый поток жидкости, срывавший воздушные пузырьки с поверхности мембраны, после чего пузырьки попадали под действие ультразвука 28 кГц в центральной части и снова вместе с жидкостью - в магистраль насоса. Пузырьки регистрировались с помощью двух камер: SSD камеры Basler acA1920-155um и высокоскоростной камеры Basler A504kc.
Проведены эксперименты при импульсном воздействии ультразвука с различными концентрациями SDS и NaCl. Исследования позволили изучить процесс дрейфа пузырьков и агломератов в растворах ПАВ, выявить зависимость диаметра и количества воздушных пузырьков от концентрации ПАВ, от времени и режима УЗ воздействия.
Исследование выполнено при поддержке из средств гранта Российского научного фонда (грант № 24-11-00269).
