Течения вне акустического пограничного слоя

Таким образом, акустические микромасштабные течения в акустическом пограничном слое (течения Шлихтинга), микропотоки вблизи кавитационных пузырьков и акустическая турбулентность составляют то множество гидроакустических эффектов, которое вызывает эффект ГА-воздействия. [c.165]

В свободном ультразвуковом поле квазиплоской волны на высоких частотах генерируются крупномасштабные течения, порождаемые передачей импульса среде из-за вязких потерь. В стоячих волнах возникают потоки, масштаб которых соизмерим с длиной волны течение вне пограничного слоя и течение в акустическом пограничном слое. Порядок толщины акустического пограничного слоя определяется выражением [c.56]

Характер течений показан на рис. 3.6. Течения в пограничном слое вызывают течения вне пограничного слоя. При различных акустических числах Рейнольдса [см. формулу (3.14)] в зависимости от амплитуды колебаний возникают три характерных режима течение вне пограничного слоя, течение в пограничном слое и быстрые течения [7]. [c.57]

Характер акустических течений около препятствий, например около кругового цилиндра или сферы радиусом а, зависит от таких величин, как относительная амплитуда колебательного смещения /о, акустического числа Рейнольдса Ке и числа Маха М [формулы (3.14) и (3.15)]. При Кед М, т.е. в пограничном слое, более тонком по сравнению с длиной звуковой волны и прика , местный радиус кривизны существенно больше длины вязкой волны, и течения подобны плоским течениям. В пограничном слое возникают вихри, вращающиеся в направлениях, противоположных направлениям вихрей вне пограничного слоя. Типичная картина линий тока для а/6 = 7 и М/ка = 10 показана на рис. 3.6 (область II). [c.57]

При Кез 6М, т.е. при толщине акустического пограничного слоя, сравнимой или даже большей длины звуковой волны, размеры пограничного слоя становятся значительными и превышают б, поэтому при малых значениях Ке течения могут занять все пространство (область I на рис. 3.6 и картина линий тока будет характеризоваться величинами б = 1,4 и коКе < 10). Переход от одного типа течений к другому соответствует примерно /соКе = 10. Область Ш на качественной диаграмме рис. 3.6 соответствует таким интенсивностям звукового поля, при которых наблюдаются отрывные течения. [c.57]

При Re < Л/, т.е. при толщине акустического пограничного слоя, сравнимой или даже большей длины звуковой волны, размеры пограничного слоя становятся значительными и превышают 8, поэтому при малых значениях Re течения могут занять все пространство и картина линий тока будет характеризоваться величинами J=l,4u aRe <10. Переход от одного типа течений к другому соответствует примерно =10. Третья [c.15]

Физико-химические методы воздействия на взвешенные частицы потока основаны на взаимодействии внешних физических полей с водной системой в результате такого взаимодействия возникают структурно-химические изменения в системе. Ярким примером физико-химического воздействия на водные системы может служить явление, происходящее при электромагнитной вибрации фильтрующего элемента в акустическом фильтре. Под действием электромагнитного вибратора вокруг фильтрующего элемента возникает пограничный слой акустических течений, которые приводят к разрушению структуры потока и к изменению статических параметров среды — давления и плотности. Вблизи фильтрующего элемента образуются потоки, имеющие вихревой характер. Вращение вихрей в акустическом пограничном слое происходит в направлении, противоположном движению вихрей в среде. [c.79]

Второй тип акустических потоков — это течения вне пограничного слоя, которые также имеют вихревой характер. Масштаб этих течений соизмерим с длиной волны. [c.212]

Из акустических течений наибольший интерес представляют течения в пограничном к твердой поверхности слое и вблизи него. В тонком пограничном слое градиент скорости велик, а силы, возникающие в нем, значительно увеличены по сравнению с силами в свободном звуковом поле [11 ]. Схема течений вблизи плоской и цилиндрической границ приведена на рис. 3, б. Из акустических течений вне пограничного слоя представляют интерес течения, возникающие между двумя плоскостями, обусловленные стоячей волной между ними (рис. 3, а). [c.17]

На эффективность ультразвуковой очистки оказывает влияние вязкость моющей среды. Влияние это двояко. С одной стороны, повышение вязкости приводит к увеличению потерь ультразвуковой энергии на вязкое трение. Вязкость влияет на акустические потоки, в особенности в пограничном слое твердое тело — жидкость уменьшается скорость течения в пограничном слое, изменяется его толщина. С другой стороны, более вязкая жидкость уменьшает максимальный радиус пузырька, сдвигает фазу захлопывания, сокращает время захлопывания, увеличивает силу ударной волны при захлопывании. Необходимо учитывать также, что с увеличением вязкости возрастает активная нагрузка на преобразователь, что может привести к изменению вводимой в объем акустической мощности. [c.21]

Течения, возникающие в вязком пограничном слое вблизи препятствий, помещенных в акустическом поле, — так называемые течения Шлихтинга. Масштаб этих пограничных вихрей определяется толщиной акустического пограничного слоя по размерам этот слой намного меньше длины акустической волны. Таким образом, эти вихри мелкомасштабные. [c.14]

ТЕЧЕНИЯ ВНЕ АКУСТИЧЕСКОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ [c.18]

АКУСТИЧЕСКИЕ ТЕЧЕНИЯ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ [c.18]

Возникновение течений в пограничном слое вызвано тем, что колебательная скорость акустической волны на абсолютно жесткой поверхности обращается в нуль, поэтому в пограничном слое резко меняется импульс акустической волны, а в связи с этим резко возрастают силы, вызывающие потоки. Эти силы при достаточно тонком пограничном слое намного превышают силы, возникающие в свободном акустическом поле, вследствие поглощения акустической волны. [c.18]

Рассмотрим теперь, как происходит теплообмен при возникновении в акустическом поле эффектов второго порядка . В этом случае для цилиндра возможны два механизма воздействия акустических течений на пограничный слой в зависимости от ориентации стоячих акустических волн. [c.136]

При аксиальной стоячей волне акустические течения представляют собой систему встречных осесимметричных вихрей, располагающихся у стенки цилиндра с пространственным периодом, равным полуволне. Эти акустические течения деформируют пограничный слой. [c.136]

Причины именно такого поведения частиц кроются в физике течения вязкой жидкости в поле звуковой волны. В самом деле, если стоячая звуковая волна распространяется в области, размеры которой меньше длины волны X, то на границах этой области формируется акустический пограничный слой толщиной 5. В этом слое происходит падение скорости потока от ее значения в звуковой волне до нуля на твердой поверхности. Поскольку скорость газа в нем (как и в самой звуковой волне) мала по сравнению со скоростью звука, а его характерный размер — 5 — мал по сравнению с Я, то движение в акустическом пограничном слое можно рассматривать как несжимаемое. [c.147]

Взаимное гашение волн на участке их нелинейного развития исследовано в теории И.И. Масленниковой и М.Б. Зельманом [1986]. В работе [Бойко и др., 1998] рассматриваемый метод подавления колебаний был применен к течению в пограничном слое со стационарными продольными вихрями. Вторичная неустойчивость — бегущие волны, развивающиеся на исходной вихревой структуре, — возбуждалась акустическими колебаниями потока, а управляющие колебания генерировались периодическим вдувом газа через отверстие в поверхности модели. В результате авторам работы удалось уменьшить амплитуду нестационарных возмущений в пределах вихря, расположенного над поверхностным источником колебаний (рис. 7.31). [c.287]

Однако, когда амплитуда колебаний становится выше некоторого критического значения, развивается вторичное течение, называемое обычно акустическим, или термоакустическим, эффектом. Оно служит дополнительным механизмом переноса тепла в пограничном слое. Экспериментальные данные для этого режима переноса получены в работах [6, 43, 87, 88, 94, 96, 174]. [c.656]

За счет акустических течений обеспечивается удаление из пограничного слоя растворившихся или разрушенных под действием кавитации загрязнений в объем жидкости. Особенно большую роль играют акустические течения при удалении растворимых загрязнений. [c.666]

Интенсифицирующее действие ультразвуковых колебаний на процесс растворения объясняется тем, что вызванные ими акустические течения, представляющие собой стационарные вихревые потоки в пограничном слое жидкость — твердое тело, [c.54]

При удалении нерастворимых загрязнений в химически нейтральных растворах скорость очистки зависит от интенсивности ультразвуковой кавитации. При удалении растворимых загрязнений существенную роль играют акустические течения, в особенности вихревые микропотоки, возникающие в пограничном слое, которые интенсифицируют поступление свежих порций растворителя к поверхности твердого тела. Уменьшение толщины ламинарного слоя у границы с твердым телом является главным отличием перемешивания жидкости в звуковом поле от любых методов механического перемешивания. Этим можно объяснить эффективное удаление растворимых загрязнений на высоких частотах, когда интенсивность звука может быть ниже пороговой и кавитация в жидкости не наблюдается. [c.248]

При введении ультразвуковых колебаний расплав начинает интенсивно перемешиваться. Этот вид перемешивания принципиально отличается от любых видов механического перемещивания. Пульсирующие пузырьки, возникающие при распространении ультразвуковой волны в жидкости, вызывают микропотоки на границе раздела фаз, что приводит к образованию значительно более тонкого пограничного слоя, чем при естественной или вынужденной конвекции. С уменьшением толщины пограничного диффузионного слоя ускоряется процесс переноса вещества на границе раздела фаз. Акустические течения, радиационное давление и особенно кавитационные эффекты уменьшают концентрационные градиенты . [c.415]

Вид течений при распространении акустической волны вдоль твердой поверхности показан на рис, 1.5. В тех случаях, когда акустические волны падают на твердую поверхность нормально, в пограничном слое также возникают течения. Причиной возникновения течений в этом случае является тангенциальная составляющая колебательной скорости акустических волн [9]. [c.19]

Акустическая турбулентность в пограничном слое возникает при наложении на стационарную скорость течения периодического возмущения АУ с основной частотой ш. След ет заметить, [c.29]

Если фронт стоячей волны параллелен оси цилиндра (см. рис. 1.6), то плоские акустические течения перемещают линию отрыва пограничного слоя по стенке цилиндра и, следовательно, меняют угол охвата стенки потоком. [c.136]

В тех случаях, когда растворению подвергаются большие плоские поверхности, акустические колебания ускоряют процесс растворения двумя путями. Во-первых, создавая акустические течения на границе раздела жидких сред, они переводят процесс из области молекулярной диффузии в область конвективной диффузии, которая, как отмечалось выше, значительно ускоряет процесс диффузии. Во-вторых, поток кавитационных пузырьков к поверхности создает условия, способствующие разрушению диффузионного пограничного слоя и увеличению поверхности растворения. [c.152]

Вестервельт, исходя из предположения о том, что акустические течения, интенсифицирующие тепломассообменные процессы, возникают при амплитуде колебательного смещения, равной толщине акустического пограничного слоя, получил значение для критического уровня интенсивности колебаний в воздухе, дБ [c.156]

Физическая сущность влияния акустических колебаний на теплообмен при естественной или вынужденной коивекции сводится, по П. Н. Кубанскому [168—170], к воздействию акустических течений на пограничный слой и ламинарный подслой жидкости. Так, осесимметричное и плоское акустические течения у стенки гладкого цилиндра, направленные по нормали к поверхности, глубоко проникают в эти слои. Вследствие этого указанные слои претерпевают деформацию, смещение в иное положение и турбулизацию. Осесимметричные акустические течения у возбужденных резонансных систем пронизывают пограничный слой и внедряются в поток, вызывая сильные возмущения в ламинарном подслое, пограничном слое и потоке, омывающем цилиндр. Результатом всех этих изменений и является интенсификация процессов теплоотдачи. [c.67]

Течения, возникающие вне акустического пограничного слоя. Масштаб вихрей, вызываемых этими течениями, существенно меньше, чем при Эккартовском течении. Одно из течений этого вида было рассмотрено Релеем и поэтому называется его именем. Это двумерное течение между двумя плоскостями (или в цилиндрической трубе), возникающее под действием стоячих волн. Масштаб вихрей в этом случае равен длине акустической волны. [c.14]

Рис, 1.4, Акустические течения вне пограничного слоя. Рис. 1,5, Акустическно течения в пограничном слое. [c.19]

Рассмотрим акустический пограничный слой у плосюй твердой стенки (плоскость хг), причем движение будем считать плоским — в плоскости ху[2 ]. Приближения, связанные с малой толщиной пограничного слоя, анализируются в курсе механики газов [22]. Здесь они также сохраняют силу для рассматриваемого нестационарного течения. Нестационарность приводит лишь к появлению в уравнении Прандтля слагаемых с производными по времени [c.147]

Довгаль A.B., Козлов В.В. Влияние акустических возмущений на структуру течения в пограничном слое с неблагоприятным градиентом давления // Изв, АН СССР, Механика жидкости и газа, — 1983а, — № 2. — С. 48—52. [c.294]

Этому могут способствовать и колебания давления. Приведенные во второй главе эпюры стоячих волн давления показывают, что в участках, отдаленных от пучности давления, существует отличный от нуля градиент давления, взятый вдоль оси течения. Из теории течения вязкой жидкости известно, что наличие в потоке градиента статического давления определенного знака может приводить к отрыву потока от стенок вследствие влияния этого градиента на течение жидкости в пограничном слое. Не вдаваясь в подробности, связанные с этим вопросом, укажем лишь, что во время акустических колебаний градиент статического давления будет периодически меняться, изменяя, в частности, и свой знак каждые полпериода. Поэтому, грубо говоря, в течение каждого периода колебаний будет существовать момент, когда отрыв пограничного слоя (т. е. образование вихря) будет особенно вероятен. [c.299]

Акустические возмущения оказывают в определенных уело ВИЯХ заметное воздействие на пограничный слой, свободные и пристенные струи, различного рода внутренние течения, изменяя их аэродинамические и тепловые характеристики. Эффектив- [c.76]

Акустические течения играют большую роль в очистке раство-римь1Х загрязнений. Этим объясняется, в частности, тот факт, что на высоких частотах, где кавитация намного ниже, чем на низких, растворимые загрязнения очищаются. Растворение связано с про-С цессом диффузии, переходом компонентов з-агрязнений из твердой фазы в жидкую, причем эффективность очистки определяется скоростью перехода загрязнений из пограничного слоя в остальной объем. [c.17]

Пульсирующие кавитационные пузырьки являются источником интенсивных акустических течений, особенно вихревых микропотоков, возникающих в пограничном слое очищенной поверхности. Скорость акустических течений может достигать [c.71]

В связи с математическими трудностями при расчете течений произвольной формы были поставлены экспериментальные работы [21, 22] для определения влияния параметров акустических колебаний (частоты и амплитуды) на число Рейнольдса в пограничном слое. На рис. 2.1 показаны результаты этих экспериментов. Кривая 1 показывает, что при специальных условиях подавления турбулентности даже при высокой амплитуде акустических колебаний изменения числа Рейнольдса в пограничном слое не происходит. Наиболее вероятно, что это связано с рассогласованием частоты акустических колебаний и частоты вихревых синусоидальных возмущений в пограничном слое (так называемыми волнами Толмина — Шлихтинга). При совпадении основной частоты акустических колебаний (или же достаточно сильной ее гармонике) с 7 5-волнами условия изменяются и число Рейнольдса в пограничном слое меняется (кривые 2, 3, 4). [c.30]