Зависимость коллапса парового пузырька в горячем тетрадекане от давления жидкости
Р.И. Нигматулин1,2,3, А.А. Аганин1, Д.Ю. Топорков1
1Институт механики и машиностроения КазНЦ РАН, Казань, Россия
top.dmtr@gmail.com
2Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
3Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Тюмень, Россия
Ключевые слова: акустическая кавитация, коллапс пузырька, кумуляция, сходящиеся ударные волны, acoustic cavitation, bubble collapse, cumulation, converging shock waves
Страницы: 931-940
Аннотация
Рассматриваются особенности коллапса парового пузырька в горячем тетрадекане (с температурой 663 K) в зависимости от давления жидкости в диапазоне от 13 до 100 бар. В начале коллапса пар в пузырьке находится в состоянии насыщения с давлением 10,3 бар, начальный радиус пузырька принят равным 500 мкм. Показано, что при давлении жидкости менее 13 бар сильное сжатие пара в пузырьке реализуется близким к однородному, а при более высоких значениях давления сжатие реализуется посредством образующихся в пузырьке радиально схождящихся изэнтропических (при 14-18 бар) и ударных (начиная с 19 бар) волн. Проведено сопоставление степеней сжатия пара, оцениваемых по его давлению, плотности и температуре на границе малой центральной области пузырька радиусом 0,25 мкм, с теми степенями сжатия пара, что реализуются при коллапсе аналогичного парового пузырька в холодном ацетоне при температуре 273 K, соответсвующей известным экспериментам по акустической кавитации дейтерированного ацетона. Установлено, что степени сжатия, сравнимые с достигаемыми в случае ацетона при давлении 15 бар, равном амплитуде акустического воздействия в указанных экспериметах, достигаются в случае тетрадекана при давлении 70 бар. При этом максимальная скорость коллапса пузырька в тетрадекане оказывается в 10 раз меньше, чем в ацетоне (110 м/с против 1100 м/с).
|
