- Код статьи
- 10.31857/S0040364423010131-1
- DOI
- 10.31857/S0040364423010131
- Тип публикации
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 61 / Номер выпуска 1
- Страницы
- 98-107
- Аннотация
- Изучается отклик газовых (воздушных) пузырьков в сферическом кластере на однократное импульсное косинусообразное понижение и последующее восстановление давления окружающей жидкости (водоглицериновой смеси) при длительности импульса в окрестности периода собственных колебаний кластера. Полагается, что все пузырьки в ходе отклика остаются слабонесферическими. Исследуется влияние продолжительности и амплитуды импульса возбуждения, положения пузырьков в кластере, расстояния между пузырьками, числа пузырьков в кластере. Рассматриваются кластеры кубической структуры, в которых центры пузырьков располагаются в узлах кубической сетки, а также кластеры со случайным расположением пузырьков и с пузырьками, находящимися в центре и вершинах ряда вложенных друг в друга правильных многогранников. Для оценки влияния взаимодействия между пузырьками проводится сравнение с откликом одиночного пузырька. Используется один из вариантов дискретных моделей динамики пузырьков в кластере, в котором наряду с радиальными колебаниями моделируются их пространственные перемещения и малые несферические деформации. Установлено, что при выполнении условия малости несферических деформаций пузырьков в ходе отклика максимальное повышение давления в пузырьках по отношению к его начальному значению не превосходит нескольких раз. Если игнорировать нарушение данного допущения, то можно получить и значительно большие степени сжатия пузырьков. Это обусловлено тем, что при игнорировании нарушения условия малости деформаций диапазоны рассматриваемых параметров существенно расширяются.
- Ключевые слова
- Дата публикации
- 01.01.2023
- Год выхода
- 2023
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 9
Библиография
- 1. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Т. 1. М.: Наука, 1987. 464 с.
- 2. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Т. 2. М.: Наука, 1987. 360 с.
- 3. Кедринский В.К. Гидродинамика взрыва: эксперимент и модели. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 434 с.
- 4. Аганин А.А., Халитова Т.Ф. Деформация ударной волны при сильном сжатии несферических пузырьков // ТВТ. 2015. Т. 53. № 6. С. 923.
- 5. Нигматулин Р.И., Аганин А.А., Ильгамов М.А., Топорков Д.Ю. Экстремальная фокусировка энергии при ударном сжатии парового пузырька в углеводородных жидкостях // ТВТ. 2019. Т. 57. № 2. С. 253.
- 6. Brennen C.E. Bubbly Cloud Dynamics and Cavitation. Invited Lecture at the Acoustical Society of America Meeting. June 2007. Salt Lake City, Utah, 2007.
- 7. Shimada M., Matsumoto Y., Kobayashi T. Dynamics of the Cloud Cavitation and Cavitation Erosion // Nippon Kikai Gakkai Ronbunshu, B-hen. 1999. V. 65. № 634. P. 1934.
- 8. Ma J., Chahine G.L., Hsiao C.-T. Spherical Bubble Dynamics in a Bubbly Medium Using an Euler–Lagrange Model // Chem. Eng. Sci. 2015. V. 128. P. 64.
- 9. Doinikov A.A. Translational Motion of Two Interacting Bubbles in a Strong Acoustic Field // Phys. Rev. E. 2001. V. 64. № 2. P. 026301.
- 10. Harkin A., Kaper T.J., Nadim A. Coupled Pulsation and Translation of Two Gas Bubbles in a Liquid // J. Fluid Mech. 2001. V. 445. P. 377.
- 11. Dear J.P., Field J.E. A Study of the Collapse of Arrays of Cavities // J. Fluid Mech. 1988. V. 190. P. 409.
- 12. Blake J.R., Robinson P.B., Shima A., Tomita Y. Interaction of Two Cavitation Bubbles with a Rigid Boundary // J. Fluid Mech. 1993. V. 255. P. 707.
- 13. Bremond N., Arora M., Ohl C.-D., Lohse D. Controlled Multibubble Surface Cavitation // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. № 22. P. 224501.
- 14. Kornfeld M., Suvorov L. On the Destructive Action of Cavitation // J. Appl. Phys. 1944. V. 15. P. 495.
- 15. Chahine G.L. Pressure Generated by a Bubble Cloud Collapse // Chem. Eng. Commun. 1984. V. 28. № 4–6. P. 355.
- 16. Matsumoto Y. Bubble and Bubble Cloud Dynamics // AIP Conf. Proc. 2000. V. 524. P. 65.
- 17. Nigmatulin R.I., Akhatov I.Sh., Topolnikov A.S., Bolotnova R.Kh., Vakhitova N.K., Lahey R.T. Jr., Taleyarkhan R.P. Theory of Supercompression of Vapor Bubbles and Nanoscale Thermonuclear Fusion // Phys. Fluids. 2005. V. 17. № 10. P. 107106.
- 18. Нигматулин Р.И., Лэхи Р.Т., Талейархан Р.П., Вест К.Д., Блок Р.С. О термоядерных процессах в кавитирующих пузырьках // УФН. 2014. Т. 184. № 9. С. 947.
- 19. Wang Y.-C., Brennen C.E. Shock Wave Development in the Collapse of a Cloud of Bubbles // ASME Cavitation Multiphase Flow Forum. 1994. V. FED-194. P. 15.
- 20. Wang Y.-C., Brennen C.E. The Noise Generated by the Collapse of a Cloud of Cavitation Bubbles // ASME/JSME Symp. on Cavitation and Gas-Liquid Flow in Fluid Machinery and Devices. 1995. V. FED-226. P. 17.
- 21. Brennen C., Reisman G., Wang Y.-C. Shock Waves in Cloud Cavitation // 21st Symp. Naval Hydrodynamics. Washington, DC: National Acad. Press, 1997. P. 756.
- 22. Reisman G.E., Wang Y.-C., Brennen C.E. Observations of Shock Waves in Cloud Cavitation // J. Fluid Mech. 1998. V. 355. P. 255.
- 23. Wang Y.-C. Effects of Nuclei Size Distribution on the Dynamics of a Spherical Cloud of Cavitation Bubbles // J. Fluids Eng. 1999. V. 121. № 4. P. 881.
- 24. Yoshizawa S., Sugiyama K., Matsumoto Y. Acoustic Emission from Micro Bubbles in Ultrasound Field // CAV 2001: 4th Int. Symp. on Cavitation. Pasadena, CA, USA: California Institute of Technology, 2001. Sess. A2. 003.
- 25. Matsumoto Y., Yoshizawa S. Behaviour of a Bubble Cluster in an Ultrasound Field // Int. J. Numer. Me-thods Fluids. 2005. V. 47. № 6–7. P. 591.
- 26. Насибуллаева Э.Ш., Ахатов И.Ш. Исследование диффузионной устойчивости пузырьков в кластере // ПМТФ. 2007. Т. 48. № 4. С. 40.
- 27. Nasibullaeva E.S., Akhatov I.S. Bubble Cluster Dynamics in an Acoustic Field // JASA. 2013. V. 133. № 6. P. 3727.
- 28. Галимзянов М.Н. Волны давления в трубе, заполненной жидкостью при наличии в ней пузырьковой области в форме тора // Многофазные системы. 2021. Т. 16. № 3–4. С. 112.
- 29. Галимзянов М.Н., Гималтдинов И.К., Агишева У.О. О фокусировке волн давления в тороидальном пузырьковом кластере // Вестн. Башк. ун-та. 2022. Т. 27. № 2. С. 275.
- 30. Doinikov A.A. Mathematical Model for Collective Bubble Dynamics in Strong Ultrasound Fields // JASA. 2004. V. 116. № 2. P. 821.
- 31. Губайдуллин А.А., Губкин А.С. Особенности динамического поведения пузырьков в кластере, вызванные их гидродинамическим взаимодействием // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т. 22. № 4. С. 471.
- 32. Aganin I.A., Davletshin A.I. Dynamics of Interacting Bubbles Located in the Center and Vertices of Regular Polyhedra // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1588. P. 012001.
- 33. Aganin I.A., Davletshin A.I. Dynamics of Gas Bubbles Inside a Ball-like Area at the Nodes of a Uniform Cubic Mesh under Sudden Liquid Pressure Rise // Lobachevskii J. Math. 2020. V. 41. № 7. P. 1148.
- 34. Tiwari A., Pantano C., Freund J.B. Growth-and-collapse Dynamics of Small Bubble Clusters Near a Wall // J. Fluid Mech. 2015. V. 775. P. 1.
- 35. Aganin A.A., Davletshin A.I. Equations of Interaction of Weakly Non-spherical Gas Bubbles in Liquid // Lobachevskii J. Math. 2018. V. 39. № 8. P. 1047.
- 36. Aganin I.A., Davletshin A.I. Dynamics of Gas Bubbles in a Cluster under their Pressure Rise // Lobachevskii J. Math. 2021. V. 42. P. 2082.
- 37. D’Agostino L., Brennen C.E. Linearized Dynamics of Spherical Bubble Clouds // J. Fluid Mech. 1989. V. 199. P. 155.
- 38. Ma J., Hsiao C.T., Chahine G.L. Numerical Study of Acoustically Driven Bubble Cloud Dynamics near a Rigid Wall // Ultrason. Sonochem. 2018. V. 40. P. 944.
