О скорости звука в многофазных системах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Вычислена общая зависимость скорости звука cs в двухфазной системе типа: “жидкость + газ” и “газ + жидкость” в виде функции от концентрации x добавочной фазы и термодинамических параметров смеси. Показано, что в предельных случаях, когда концентрация стремится к нулю или к единице, получаются формулы, численные значения которых хорошо согласуются с известными значениями для скорости звука в воде и воздухе. Дано обобщение этой формулы на многокомпонентные системы. Графически проиллюстрирована найденная функциональная зависимость cs(x) для случая двухфазной среды и показано ее качественное и количественное соответствие с результатами других авторов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. О. Гладков

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: sglad51@mail.ru
Россия, Волоколамское ш. 4, Москва, 125993

Список литературы

  1. Campbell I.J., Pitcher A.S. Shock Waves in a Liquid Containing Gas Bubbles // Proc. the Royal Soc. London. 1958. V. 243. № 1235. P. 14–26.
  2. Hsieh D., Plesset M.S. On the Propagation of Sound in a Liquid Containing Gas Bubbles // The Physics of Fluids. 1961. V. 4. № 10. P. 94–102.
  3. Вайсман М.Д. Термодинамика парожидкостных потоков. Л.: Энергия, 1967. 273 с.
  4. Crespo A. Sound and Shock Waves in Liquids Containing Bubbles // The Physics of Fluids. 1969. V. 12. № 11. P. 223–246.
  5. Radovskii I.S. Speed of sound in two-phase vapor-liquid systems // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1970. V. 11. P. 778–784. https://doi.org/10.1007/BF00851905
  6. Радовский И.С., Добриков В.В., Дробан Н.В., Чебесков А.Н. Экспериментальное исследование скорости звука во влажных парах углекислоты // ТВТ. 1974. Т. 12. № 2. С. 293–297.
  7. Gregor W., Rumpf H. Velocity of sound in two-phase media // Int. J. Multiphase Flow. 1975. V. 1. № 6. P. 753–769.
  8. Богуславский Ю.Я. О поглощении и дисперсии звуковых волн в двухфазной среде // Акуст. журн. 1978. Т. 24. № 1. С. 46–52.
  9. Picard D.J., Bishnoi P.R. Calculation of the thermodynamic sound velocity in two-phase multicomponent fluids // Int. J. Multiphase Flow. 1987. V. 13. № 3. P. 295–308.
  10. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987. Ч. 2. 359 с.
  11. Накоряков В.Е., Покусаев Б.Г., Шрейбер И.Р. Волновая динамика газо- и парожидкостных сред. М.: Энергоатомиздат, 1990. 248 с.
  12. Покусаев Б.Г., Таиров Э.А., Васильев С.А. Скорость низкочастотных волн давления в парожидкостной среде с неподвижным слоем парожидкостных частиц // Акуст. журн. 2010. Т. 56. № 3. С. 341–347.
  13. Губайдуллин Д.А., Федоров Ю.В. Особенности отражения акустических волн от границы или слоя двухфазной среды // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 2. С. 162–173.
  14. Lagumbay R.S., Vasilyev O.V., Haselbacher A., Wang J. Numerical simulation of a supersonic three – phase cavitating jet flow through a gaseous medium in injection nozzle // Proc. IMECLE’05. 2005 ASME Int. Mechanical Engineering Congress Expo Orlando, Florida, USA. November 5–11. 2005. P. 1–13. https://doi.org/10.1115/IMECE2005-82948
  15. Майер А.Е., Погорелко В.В., Яловец А.П. Упругие волны в суспензиях // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 2. С. 153–160.
  16. Вилка Чаича М.Б., Юнусова С., Шикин Г.Н. О скорости звука в двухфазной и двухкомпонентной среде // Вестник РУДН. Серия Математика. Информатика. Физика. 2011. № 2. С. 161–164.
  17. Черных А.А., Губарев В.Я. Распространение звуковых волн в двухфазных средах // Материалы V международной научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. г. Тамбов. 04–06 июня 2018. С. 272–273.
  18. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. Т. 6. М.: Наука, 1988. 733 с.
  19. Френкель Я.И. Теория жидкостей и газов. Сборник трудов в 2-х томах. М.: Издательство АН СССР, 1959. 592 с.
  20. Гладков С.О. Физика композитов: термодинамические и диссипативные свойства. М.: Наука, 1999. 330 с.
  21. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Т. 5. М.: Наука, 1982. 583 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Иллюстрация аналитической зависимости (16) скорости звука от концентрации x.

Скачать (9KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Графическое изображение зависимости скорости звука от концентрации второй фазы в системе “газ + жидкость”.

Скачать (9KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сплошная линия – результаты расчета по общей формуле (19), пунктирная линия – результаты работы [13].

Скачать (8KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость (19) (сплошная линия) и экспериментальные точки, взятые из работы [12] (кружочки). По оси ординат отложена скорость звука cs, а по оси абсцисс – концентрация.

Скачать (10KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024