Влияние параметров акустических волн на характеристики кавитационных пузырьков в жидком алюминии
Р.Ю. Кармокова1, А.М. Кармоков1, О.А. Молоканов1, А.И. Хасанов2, А.А. Канаметов1
1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова»
2 ФГБОУ ВО «Чеченский государственный университет им. А.А. Кадырова»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.141
Краткое сообщение
Аннотация: Проведен расчет параметров кавитационного пузырька при облучении расплава алюминия акустическими волнами. Получены зависимости числа Маха от амплитуды при частотах 1-20 кГц, использованных в экспериментах. Установлена связь между резонансной частотой акустических волн и размером кавитационных пузырьков в жидком алюминии. В допущении возможности обобщения линейной теории Миннерта на случай вязких жидкостей получена зависимость максимального радиуса кавитационных пузырьков от частоты акустического поля при различных температурах
с учетом поверхностного натяжения, плотности и вязкости жидкого алюминия. Установлено, что с увеличение частоты акустического поля радиус кавитационных пузырьков уменьшается. Оценено изменение температуры внутри кавитационного пузырька в зависимости от радиуса пузырька в любой момент его сжатия при адиабатических условиях. Показано, что при уменьшении радиуса пузырька до критического размера, температура внутри него может возрастать на порядок.
Ключевые слова: алюминий, акустические волны, кавитация, кавитационный пузырек, число Маха
- Кармокова Рита Юрьевна – к.ф.-м.н., старший преподаватель кафедры электроники и цифровых информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова»
- Кармоков Ахмед Мацевич – д.ф.-м.н., профессор, профессор кафедры электроники и цифровых информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова»
- Молоканов Олег Артемович – к.т.н., научный руководитель кафедры электроники и цифровых информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова»
- Хасанов Асламбек Идрисович – д.ф.-м.н., доцент, и. о. заведующего кафедрой физической электроники, ФГБОУ ВО «Чеченский государственный университет им. А.А. Кадырова»
- Канаметов Анзор Азреталиевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры электроники и цифровых информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова»
Ссылка на статью:
Кармокова, Р.Ю. Влияние параметров акустических волн на характеристики кавитационных пузырьков в жидком алюминии / Р.Ю. Кармокова, А.М. Кармоков, О.А. Молоканов, А.И. Хасанов, А.А. Канаметов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 141-148. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.141.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Кундас, С.П. Ультразвуковые процессы в производстве изделий электронной техники: в 2 т. / С.П. Кундас, В.Л. Ланин М.Д. Тявловский и др. / под общ. ред. акад. НАН Беларуси А.П. Достанко. – Минск: Бестпринт, 2002. – Т. 1. – 404 с.
2. Применение ультразвука в промышленности / под ред. А.И. Маркова. – М.: Машиностроение; –София: Техника, 1976. – 239 с.
3. Кармокова, Р.Ю. Влияние акустического воздействия на расплав алюминия / Р.Ю. Кармокова, С.Ш. Рехвиашвили, А.М. Кармоков // Физика и xимия обработки материалов. – 2012. – № 5. – С. 20-26.
4. Карман, Т. фон Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии / перевод Е.В. Богатыревой; под ред. А.В. Борисова. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. – 208 с.
5. Minnaert M. On musical air-bubbles and the sounds of running water / M. Minnaert // Philosophical Magazine Series 7. – 1933. – V. 16. – I. 104. – P. 235-248. DOI: 10.1080/14786443309462277.
6. Хмелев, В.Н. Повышение эффективности ультразвуковой кавитационной обработки вязких и дисперсных жидких сред / В.Н. Хмелев, С.С. Хмелев, Р.Н. Голых, Р.В. Барсуков // Ползуновский вестник – 2010. – № 3. – С. 321-325.
7. Найдич Ю.В., Метод «большой капли» для определения поверхностного натяжения и плотности расплавленных металлов при высоких температурах / Ю.В. Найдич, B.H. Ермоленко // Физика металлов и металловедение. - 1961. – Т.11. – № 6. – С. 883-888.
8. Левин, Е.С. Политермы плотности и поверхностной энергии жидкого алюминия / Е.С. Левин, Т.Д. Аюшина, П.В. Гельд // Теплофизика высоких температур. – 1968. – T. 6. – № 3. – С. 432-436.
9. Гольцова, Е.И. Экспериментальное исследование плотности жидкого алюминия до ~1500°С / Е.И. Гольцова // Теплофизика высоких температур. - 1965. - Т. 3. - № 3. - С. 483-486.
10. Gebhardt, E. Über die Eigenschaften metallischer Schmelzen VIII. Die Dichte von flüssigem Aluminium und einigen Aluminiumlegierungen / E. Gebhardt, M. Becker, S. Dorner // Zeitschrift für Metallkunde. – 1953. – V. 44. – I. 12. – P. 573-575. DOI: 10.1515/ijmr-1953-441205.
11. Яценко, C.П. Экспериментальные исследования температурной зависимости поверхностного натяжения и плотности олова, индия, алюминия и галлия / С.П. Яценко, В.И. Кононенко, А.Л. Сухман // Теплофизика высоких температур. – 1972. – Т. 10. – Вып. 1. – С. 66-71.
12. Эльпинер, И.Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие. – М.: Физматгиз, 1963. – 420 с.
13. Кармокова, Р.Ю. Перераспределение примесей в межфазном слое сплава алюминия с кавитационными пузырками / Р.Ю. Кармокова, А.М. Кармоков // Конденсированные среды и межфазные границы. – 2015. – Т. 17. – № 3. – C. 392-398.