УПРАВЛЕНИЕ ПОВЕДЕНИЕМ НЕОДНОРОДНЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ПОМОЩЬЮ ВИБРАЦИЙ

Автор: Татьяна Петровна Любимова

Организация: Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь

На рисунке: Влияние акустических вибраций на траектории движения твердой частицы в окрестности всплывающего в жидкости пузырька (слева) и на эффективность столкновения частицы с пузырьком (справа).

Вибрации оказывают значительное влияние на поведение неоднородных по плотности гидродинамических систем. Вертикальные вибрации достаточно высокой интенсивности могут стабилизировать состояния равновесия двухслойных систем в гравитационном поле, в которых более плотная жидкость расположена над менее плотной, а горизонтальные вибрации могут приводить к новым устойчивым состояниям равновесия с наклонной или даже вертикальной границей раздела жидкостей [1], Это позволяет рассматривать вибрации как очень простой и низкоэнергетический метод управления поведением неоднородных гидродинамических систем.

В настоящем докладе анализируются экспериментальные, аналитические и численные результаты по влиянию вибраций разного типа на поведение неоднородных по плотности сред. Первая часть доклада посвящена воздействию вибраций на поверхности раздела несмешивающихся и смешивающихся жидкостей. Рассмотрены механизмы неустойчивости поверхностей раздела жидкостей в вибрационных полях и методы управления поведением систем с поверхностями раздела жидкостей с помощью вибраций. Обсуждаются результаты применения вибраций для управления кризисом кипения и течениями и тепломассопереносом при выращивании кристаллов из расплава различными методами.

Вторая часть доклада посвящена влиянию вибраций на поведение жидкостей с газообразными, жидкими и твердыми включениями, суспензий и эмульсий. Анализируются резонансные колебания пузырьков и капель в колеблющейся жидкости и динамика капли на колеблющейся твердой подложке при вибрациях конечной частоты и вызванная высокочастотными вибрациями средняя деформация включений. Обсуждаются средние вибрационные силы, действующие на газообразные, жидкие и твердые включения в невязких и вязких жидкостях и формирование периодических структур в суспензиях и эмульсиях, а также применение акустических и неакустических вибраций для управления процессами разделения фаз, включая флотацию [2].

Работа выполнена при поддержке Правительства Пермского края (Программа поддержки Научных школ Пермского края, Соглашение № С-26/788).

1. Любимов Д.В., Любимова Т.П., Черепанов А.А. Динамика поверхностей раздела в вибрационных полях. М.: Физматлит, 2003, 216 с.

2. Lyubimov D.V., Klimenko L.S., Lyubimova T,P., Filippov L.O. The interaction of a rising bubble and a particle in oscillating fluid. Journal of Fluid Mechanics. 2016, Vol.807, pp.205-220.