ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Асимметричное захлопывание кавитационных пузырьков в жидкости из "Введение в физическую акустику " где также мы встречаемся (при наличии звука в воде, которая находится в состоянии кипения либо близком к нему) с паровой кавитацией. [c.148] Естественно рассмотреть сначала, как это было сделано и в случае газовой кавитации, динамику одиночного парового пузырька [16-191. [c.148] При рассмотрении движения паровых пузырьков необходимо учитывать теплообмен между жидкостью и пузырьком, а также испарение и конденсацию на границе жидкость — пар. Теория пульса-ции парового пузырька строится так же, как и газового. Здесь следует только добавить к уравнениям движения и непрерывности уравнение переноса тепла и учесть особенности граничных условий на поверхности, разделяющей паровой пузырек с жидкостью. [c.148] Задача о движении парового пузырька в поле звуковых волн состоит теперь в решении выписанных уравнений с использованием граничных условий (3.3) и выражения (3.4). [c.149] Второе из уравнений (3.3), связывающее давление в жидкости у поверхности пузырька с давлением пара внутри пузырька, вместе с другими уравнениями движения дает возможность вывести уравнение типа Нолтинга — Непайреса. [c.149] Используя получающиеся в линейном приближении решения, можно рассчитать функцию отклика =Щ1 Шрт системы паровой пузырек — жидкость. График такой функции для воды при температуре 150°С при разных частотах звукового поля приведен на рис. 6,3 [23]. [c.150] Явление роста паровых пузырьков в поле ультразвука находит применение в разрабатываемых ультразвуковых пузырьковых камерах для исследования частиц высоких энергий [25]. [c.152] Основное внимание при теоретическом изучении динамики кавитационных полостей уделялось получению сферически симметричных решений уравнений, описывающих движение пузырька при учете различных физических параметров сжимаемости жидкости, тепломассообмена, вязкости, высокотемпературных явлений в сжатом газе и т. д. [c.152] При попытке воспользоваться этими решениями для объяснения кавитационной эрозии возникает противоречие между предпосылками теории и реальными условиями эксперимента. Действительно, в теории используется решение, полученное для одиночного пузырька в безграничной жидкости. Если из полученных решений оценить давления, возникающие в жидкости при захлопывании пузырька [26], то получается, что эти давления порядка 10 Па на расстоянии г=2Я и быстро падают при увеличении г. Таким образом, чтобы пузырек при захлопывании был способен разрушить конструкционные материалы, он должен находиться на расстоянии, меньшем 2Я, что конечно, противоречит условию безграничной жидкости, при котором строилась теория пульсаций пузырьков. Объяснение кавитационной эрозии должно опираться на решение уравнений динамики кавитационных полостей, которое получено при условии, что коллапсирующий пузырек расположен вблизи твердой стенки. [c.152] При больших амплитудах звука пузырьки теряют правильную форму и съемка сбоку показывает, что внутри пузырьков возникают микроструи (рис. 6.5). [c.153] Эти эффекты представляют собой частный случай проявления неустойчивости поверхности раздела сред с различной плотностью, так называемой неустойчивости Рэлея — Тэйлора. Ярким примером такой неустойчивости служит неустойчивость границы раздела ртути и воды в случае, когда ртуть находится сверху. [c.153] Легко показать, что для парового пузырька порог несферичности будет выражаться точно такой же формулой. Оценка для воздушного пузырька в воде с радиусом / о=10 2 см дает 3,5 -Ю Па, т. е. достаточно малую величину. Вопрос об экспериментальной проверке формулы (4.6) пока еще не имеет прямого ответа. Но в большинстве работ отмечается, что в кавитационной области при достаточном времени озвучивания почти нет пузырьков размера резонансного или больше, что находится в соответствии с этой формулой. [c.154] Вернуться к основной статье