ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПАРОГАЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ В ЖИДКИХ СРЕДАХ, ПОД ДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

В работе экспериментально исследуются акустические течения и связанные с ними явления, возникающие при воздействии ультразвука на дистиллированную воду и водные растворы солей NaCl и KCl различной концентрации. Обсуждается зависимость возникающих течений и кавитационных пузырьков от состава жидкости и от мощности ультразвукового воздействия.

Эксперимент проводился в ячейке размером 110×116×160 мм³, имеющей форму параллелепипеда. Центральная часть ячейки пронизывалась сбоку лазерным ножом, создаваемым цилиндрической линзой и зеленым DPSS лазером KLM-532. Для регистрации акустических течений использовалась высокоскоростная камера. В качестве исследуемых жидкостей использовались насыщенные растворы смеси химически чистых солей KCl и NaCl, а также, проводились эксперименты с дистиллированной водой и твердыми пластинами [1, 2]. На рис. 1 А показана характерная для дистиллированной воды иллюстрация возникающего процесса.

Эксперименты с насыщенными растворами солей NaCl и KCl показали, что при любой заданной мощности УЗ, возникают только инерционные кавитационные пузыри. Была проведена серия экспериментов по изучению формирования и динамики кавитационных пузырьков в растворах с различными концентрациями NaCl и KCl. Эти эксперименты показали, что при низких концентрациях солей (ниже 2%), одновременно существуют два вида кавитации, причем порог инерционной кавитации выше, чем в дистиллированной воде. Ниже данного порога, на протяжении всей серии опытов кометообразные стримеры не появляются. При увеличении концентрации с 2% и до 13%, частота возникновения стримеров растет, а средний диаметр левитирующих пузырьков уменьшается. При 13% концентрации диаметр пузырьков уменьшается настолько, что из поля зрения исчезают практически все левитирующие пузырьки рис. 1 Б.