Preview

Доклады БГУИР

Расширенный поиск

Инновационный метод исследования акустической кавитации

https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-4-80-88

Полный текст:

Аннотация

В настоящее время сфера применений мощного ультразвука интенсивно расширяется, продолжается совершенствование оборудования и технологических процессов. При этом ключевым фактором воздействия ультразвуковых колебаний на процессы в жидкостях и жидкообразных средах является кавитация – явление образования, пульсации и захлопывания микропузырьков газа под действием переменного давления. Широкое внедрение перспективных ультразвуковых технологий в значительной мере сдерживается тем, что закономерности генерирования кавитации изучены недостаточно, а известные в литературе данные противоречивы и характеризуются низкой воспроизводимостью. В данной работе приводится описание инновационного метода исследования ультразвуковой кавитации. С целью повышения воспроизводимости результатов и достоверности выводов о корреляции различных кавитационных эффектов предложено регистрировать одновременно параметры, характеризующие эти эффекты. Разработана и апробирована установка, предназначенная для реализации данного метода. Установка обеспечивает возможность регистрации полного выходного сигнала гидрофона, интенсивности свечения, генерируемого в кавитационной области – звуколюминесценции, спектра кавитационного шума и отдельных его составляющих. Технические характеристики установки позволяют регулировать скорость развития кавитационной области путем варьирования длительности и периода следования импульсов ультразвука и проводить измерения в низкочастотных (НЧ), высокочастотных (ВЧ) и взаимодействующих ВЧ и НЧ ультразвуковых полях. В ходе испытаний установки получены результаты, представляющие значительный интерес с точки зрения уточнения представлений о механизме генерирования кавитационных эффектов. Установлено, что предварительная обработка жидкости в ультразвуковом поле с целью ее дегазации в течение 15–20 мин обеспечивает значительное повышение воспроизводимости измерений, особенно для жидкостей с высоким газосодержанием. На основании сопоставления результатов синхронной регистрации сигналов датчика кавитации и фотоумножителя показано, что кавитационная область после включения ультразвука проходит четыре стадии развития, различающиеся динамикой изменения интенсивности звуколюминесценции и составом регистрируемых при этом спектров кавитационного шума. Сделан вывод о возможности идентификации стадий развития кавитационной области по спектрам кавитационного шума.

Об авторах

А. В. Котухов
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь

Котухов Алексей Валерьевич, заместитель декана факультета компьютерного проектирования

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6, тел. +375-29-222-28-64



В. С. Гаврилюк
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
Гаврилюк В.С., инженер-программист лаборатории 5.2 «Ультразвуковые технологии и оборудование»


В. С. Минчук
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
Минчук В.С., инженер-электроник лаборатории 5.2 «Ультразвуковые технологии и оборудование»


Н. В. Дежкунов
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
Дежкунов Н.В., к.т.н., доцент, заведующий лабораторией 5.2 «Ультразвуковые технологии и оборудование»


Список литературы

1. Голямина И.П. Ультразвук: маленькая энциклопедия. Москва: Советская энциклопедия; 1979.

2. Новицкий Б.Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. Москва: Химия; 1983.

3. Абрамов В.О., Приходько М.В. Мощный ультразвук в металлургии и машиностроении. Москва: Русавиа; 2006.

4. Guimarães J.T., Balthazar C.F., Scudino H., Cruz A.G. High-intensity ultrasound: A novel technology for the development of probiotic and prebiotic dairy products. Ultrasonics Sonochemistry. 2019;57:12-21. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2019.05.004.

5. Кушнер Л.К., Кузьмар И.И., Хмыль А.А., Дежкунов Н.В. Электроосаждение нанокомпозиционных никелевых покрытий при воздействии интенсифицирующих факторов. Международный журнал. Специальный выпуск: фуллерены и наноструктуры в конденсированных средах. 2019;10:355-363.

6. Chemat F., Rombaut N., Sicaire A.G, Meullemiestre A., Fabiano-Tixier A.S., Abert-Vian M. Ultrasound assisted extraction of food and natural products Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry. 2017;34:540-556. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2016.06.035.

7. Жулай Ю.А., Скосарь В.Ю. Кавитация как средство интенсификации технологических процессов. Опыт применения и перспективы (обзор). Авиационно-космическая техника и технология. 2013;8/105:7-15.

8. Mason T.J. Therapeutic ultrasound an overview. Ultrasonics Sonochemistry. 2011;18:847-852. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2011.01.004.

9. Сиротюк М. Г. Акустическая кавитация. Москва: Наука; 2008.

10. Leighton T.G. Acoustic Bubble. London: Pergamon Press; 1995.

11. Dezhkunov N.V., Francescutto A., Serpe L., Canaparo R., Cravotto G. Sonoluminescence and acoustic emission spectra at different stages of cavitation zone development. Ultrasonics Sonochemistry. 2018;40:104-109 DOI: 10.1016/j.ultsonch.2017.04.004.


Для цитирования:


Котухов А.В., Гаврилюк В.С., Минчук В.С., Дежкунов Н.В. Инновационный метод исследования акустической кавитации. Доклады БГУИР. 2020;18(4):80-88. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-4-80-88

For citation:


Kotukhov A.V., Gavrilyuk V.S., Minchuk V.S., Dezhkunov N.V. Combined method for acoustic cavitation research. Doklady BGUIR. 2020;18(4):80-88. (In Russ.) https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-4-80-88

Просмотров: 22


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-7648 (Print)
ISSN 2708-0382 (Online)