ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Захлопывание пузырьков. Задача Рэлея из "Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений " С процессом схождения ударной волны к центру имеет целый ряд общих черт процесс захлопывания пузырьков в жидкости (в воде). В реальной жидкости часто образуются маленькие пузырьки, заполненные паром жидкости и нерастворенными газами. Явление образования пузырьков носит название кавитации. В стационарных условиях пузырек устойчив, газовое давление изнутри уравновешивает давление в жидкости. Когда жидкость участвует в движении и попадает из области низкого давления в область более высокого, внутреннее давление в пузырьке, который образовался раньше, при низком давлении, становится меньше нового, высокого давления в жидкости. Жидкость при этом устремляется к центру, захлопывая пузырек. При захлопывании пузырька, как и при фокусировке ударной волны, происходит концентрирование энергии. Скорость захлопывания и давление нарастают по мере уменьшения радиуса пузырька и в стадии фокусировки достигают весьма больших значений. После схлопывания в центральной области образуется пик давления и от центра распространяется ударная волна. [c.628] Когда подобный процесс протекает вблизи твердых поверхностей, ударная волна может привести к повреждениям материала поверхностей. Считается, что в этом состоит одна из причин быстрого износа гребных винтов и турбин. [c.628] Задачу о движении жидкости при захлопывании пузырька в идеализированной постановке решал Рэлей [4]. Жидкость считалась идеальной (невязкой) и несжимаемой. Сферически симметричная полость считалась пустой, т. е. давление внутри и на поверхности полости полагалось равным нулю ). [c.628] Интересно, что в отраженной ударной волне давление на фронте бесконечно при В Ф 0. Результаты для ударной волны были получены ранее Е. И. Забабахиным и М. Н. Нечаевым [27]. Давление на фронте обращается в бесконечность только в рамках акустического приближения, что разъяснено в [26, 27]. [c.628] Если отнести зто уравнение к границе полости = 1, где р = О, получим уравнение для функции R t)-. [c.629] Это уравнение можно получить и непосредственно из энергетических соображений. Примем за нуль знергию жидкости без пузырька. Потенциальная энергия жидкости, в которой имеется пузырек радиуса й, равна работе, потраченной на преодоление сил внешнего давления при образовании полости объемом 4яй /3. Эта работа равна ро4яй /3, независимо от распределения давления в районе пузырька ). [c.629] Отсюда и получается выражение (12.25). [c.629] в частности, проявляется в том, что параметры Ро и Ео входят теперь в уравнение движения границы не в отдельности, как раньше (см. формулу (12.25)), а только в комбинации, пропорциональной полной энергии жидкости Е = 4яЛдРо/3 (см. формулу (12.27)). [c.630] Вернуться к основной статье