Экспериментальное исследование колебаний капли воды в потоке воздуха при акустическом воздействии

Аннотация

Приведены результаты исследования взаимодействия потока газа и капель жидкости. Подробно описана предлагаемая экспериментальная установка. Изложены результаты экспериментального исследования колебаний капли диаметром 1,4 мм в потоке воздуха со скоростью 3,1...10,0 м/с. С использованием высокоскоростной камеры Phantom (частота съемки 2000 кадр/с) получены серии фотографий капли в потоке воздуха через равные промежутки времени. Рассчитаны спектры свободных колебаний капли в газовом потоке, а также колебания под воздействием звуковых колебаний воздуха с частотой 0...1000 Гц и уровнем звукового давления 0...121 дБ. Обнаружены области параметров потока газа и акустического излучения, при которых происходит усиление или ослабление амплитуды колебаний капли. С использованием теории неустойчивости Кельвина --- Гельмгольца проведен теоретический анализ взаимного влияния потока воздуха и акустического воздействия на каплю жидкости. Рассмотрены возможные значения числа Вебера капли в условиях эксперимента. Сделан вывод об отсутствии дробления капли под действием потока воздуха. Приведены значения частоты колебаний капли под действием потока воздуха, при которых амплитуда колебаний постоянна

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Володин В.В., Голуб В.В., Ельянов А.Е. и др. Экспериментальное исследование колебаний капли воды в потоке воздуха при акустическом воздействии. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2022, № 1 (100), с. 57--71. DOI: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2022-1-57-71

Литература

[1] Гунько Ю.П., Кавун И.Н. Нестационарный псевдоскачок в ударной трубе. Прикладная механика и техническая физика, 2020, № 2, с. 71--80. DOI: https://doi.org/10.15372/PMTF20200207

[2] Липатов И.И., Ляпидевский В.Ю., Чесноков А.А. Модель нестационарного псевдоскачка в баротропном течении газа. ДАН, 2016, т. 466, № 5, с. 545--549. DOI: https://doi.org/10.7868/S086956521605011X

[3] Забайкин В.А. Управление псевдоскачком нестационарным воздействием. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2011, т. 12. URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2011-12/articles/353

[4] Снегирёв А.Ю., Сажин С.С., Талалов В.А. Модель и алгоритм расчета теплообмена и испарения капель диспергированной жидкости. НТВ СПбГПУ. Физико-математические науки, 2011, № 1, с. 44--54.

[5] Abramzon B., Sirignano W.A. Droplet vaporisation model for spray combustion calculations. Int. J. Heat Mass Transf., 1989, vol. 32, iss. 9, pp. 1605--1618. DOI: https://doi.org/10.1016/0017-9310(89)90043-4

[6] Мещеряков Е.А., Яшина В.В. Квазиодномерная отрывная модель псевдоскачка в канале. Ученые записки ЦАГИ, 2013, т. 44, № 5, с. 46--63.

[7] Алиев Э.К., Володин В.В., Голуб В.В. и др. Сравнительные тепло- и массо-обменные испытания пакетных насадок с пленочным и капельным течением жидкости. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2019, № 4 (85), с. 4--21. DOI: http://doi.org/10.18698/1812-3368-2019-4-4-21

[8] Александров А.А., Акатьев В.А., Тюрин М.П. и др. Результаты экспериментальных исследований процессов тепломассообмена в закрытом двухфазном термосифоне. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2018, № 4 (79), с. 46--58. DOI: http://doi.org/10.18698/1812-3368-2018-4-46-58

[9] Горшкова В.М. Воздействие низкочастотного ультразвука на биологическую ткань. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2015, № 6 (63), с. 63--67. DOI: http://doi.org/10.18698/1812-3368-2015-6-63-67

[10] Музипов Х.Н., Савиных Ю.А. Новая технология повышения производительности добывающих скважин с помощью ультразвука. Нефтяное хозяйство, 2004, № 12, с. 53--54.

[11] Муллакаев М.С., Абрамов В.О., Печков А.А. и др. Ультразвуковая технология повышения продуктивности низкодебитных скважин. Нефтепромысловое дело, 2012, № 4, с. 25--32.

[12] Хабибов Ф.Ю., Джураев Х.Ф., Абдурахмонов О.Р. Интенсификация процесса сушки сельхозпродуктов комбинированным методом подвода энергии. Пищевая промышленность, 2013, № 7, с. 24--25.

[13] Rayleigh J.W.S., Lindsay R.B. The theory of sound. Dover Publ., 1945.

[14] Funanda T., Joseph D.D. Viscous potential flow analysis of Kelvin --- Helmholtz instability in a channel. J. Fluid Mech., 2001, vol. 445, no. 6, pp. 263--283. DOI: https://doi.org/10.1017/S0022112001005572

[15] Бойко А.В., Довгаль А.В., Козлов В.В. Неустойчивость отрывного течения за двумерными элементами неровности поверхности в низкоскоростном воздушном потоке (обзор). Теплофизика и аэромеханика, 2017, № 2, с. 171--178.