Экспериментальное исследование роста единичного парогазового пузырька в жидкостях с различными физико-химическими свойствами под действием ультразвука
Автор: Ирина Алексеевна Фаттахова
Соавторы: В.О. Синицына, К.А. Рыбкин, О.О. Фатталов, Т.П. Любимова
Организация: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Пермский государственный национальный исследовательский университет»
В работе экспериментально исследуется процесс коалесценции парогазовых пузырьков, возникающих при воздействии ультразвука (УЗ) на дистиллированную воду и водный раствор соли NaCl различной концентрации на поверхности акрилового стекла. Обсуждается зависимость скорости роста диаметра пузырька и средний диаметр его отрыва от поверхности акрилового стекла в зависимости от состава жидкости при УЗ воздействии.
Эксперимент проводился в ячейке размером 110×116×160 мм3, имеющей форму параллелепипеда. Для регистрации пузырьков использовалась высокоскоростная камера (Basler A504kc) с телецентрическим макрообъективом, которая фокусировалась на стенку кюветы. Для освещения использовался коллимированный источник контрового света. В качестве исследуемых жидкостей использовались дистиллированная вода и растворы NaCl с концентрациями 0,1 моль/л, 0,2 моль/л, 0,3 моль/л. На рисунках представлены экспериментальная установка и фотографии пузырьков, полученные в результате эксперимента.
Была проведена серия экспериментов, в которых кавитационные пузырьки активно коалесцировали в объеме жидкости и в результате дрейфа прикреплялись к поверхности акрилового стекла. [1] Таким образом, в результате коалесценции образуется крупный одиночный парогазовый пузырек, который через некоторое время всплывает под действием силы Архимеда. Средний диаметр пузырька при отрыве в дистиллированной воде составил 2.3 ± 0.3 мм.
В результате экспериментального исследования роста парогазового пузырька в воде и при различных концентрациях NaCl было выявлено, что динамика роста пузырька в воде и в растворе соли с концентрацией 0.1 моль/л и 0.2 моль/л практически одинаковая, а при концентрации соли 0.3 моль/л ситуация значительно меняется вследствие ингибирования коалесценции.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 20-69-46066)
1. Fattalov, O., Lyubimova, T., Rybkin, K., Kuchinskiy, M. Experimental Study of the Processes of Formation, Drift and Levitation of Vapor–Gas Bubbles in Water //Microgravity Science and Technology. 2021. Т. 33. №. 2. С. 1-7.
