Показано, что кавитационные процессы в жидкостях с одинаковыми физико-химическими свойствами при одинаковых внешних условиях в сонореакторах разных размеров с источниками акустических колебаний разной интенсивности обладают физическим подобием, а мощность кавитации может оцениваться с помощью критерия подобия. Приведено описание этого критерия и эксперимента, подтверждающего его адекватность. Критериальная оценка позволяет выполнять инженерный расчет и прогнозировать технические характеристики сонореакторов для использования их в прикладных целях по результатам практической оптимизации конкретных кавитационных процессов с помощью малогабаритных лабораторных аппаратов
It is shown that cavitation processes in liquids have a physical similarity with the identical chemical and physical properties at identical external environments in sonoreactors of different sizes with sources of acoustic fluctuations of different intensity. A cavitation power can be estimated with help of the similarity criterion. The description of this criterion and the experiment are resulted to confirm its adequacy. A criterion estimation allows to execute the engineering design and to predict the technical characteristics of sonoreactors for using in applied purposes. It may be made on results of practical optimization of the concrete cavity processes with the help of small-sized lab machines.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
Проведенные исследования подтверждают, что полученный экспериментально результат обработки и рассчитанная относительная кавитационная мощность одного и того же сонореактора при обработке одной и той же жидкости равны между собой, т. е. сформулированный критерий адекватен. С другой стороны, и расчетные относительные кавитационные мощности, и результаты работы двух сонореакторов с одинаковыми размерами камеры и с одинаковой мощностью источника ультразвука, но различающимися условиями суперпозиции ультразвуковых волн не равны между собой даже в одной и той же жидкости. Значит, критерий позволяет учитывать влияние этих условий на кавитационную мощность. Таким образом, произведенные усовершенствования модели и критерия существенны.
Недостатком модели остается то, что базирующая на ней оценка остается относительной и, вероятно, останется такой, пока не будут созданы средства, способные точно определять абсолютные значения параметров процесса, которые были исключены из критерия путем простого отношения, поскольку принадлежат одной и той же жидкости с одними и теми же характеристиками со¬стояния. К ним относятся размер кавитационных зародышей, количество их в жидкости, распределение их по размерам и их энергия покоя.
Прикладное значение критерия подобия состоит в том, что он позволяет при разработке сонотехнологий и аппаратов для их реализации избавиться от трудоемких этапов натурного макетирования и дает возможность выполнять инженерные расчеты сонореакторов любой мощности и производительности, опираясь на результаты лабораторной оптимизации того или иного процесса в малогабаритном аппарате. Таким образом, предпроектные исследования сводятся к лабораторному эксперименту и компьютерному моделированию по его результатам. И хотя совсем отказаться от экспериментирования при этом не удается, но оно становится лабораторным процессом, при котором можно иметь дело с небольшими объемами обрабатываемых субстанций и с малогабаритной техникой.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
- Taleyarkhan R. et al. // Science. 2002. V. 295. P. 1868.
- Taleyarkhan R. et al. // Physical Review. 2004. V. E69. P. 036109.
- Nigmatulin R. // Nuclear Engineering and Design. 2005. V. 235. P. 1079.
- Nigmatulin R. et al. // Physics of Fluids. 2005. V. 17. P. 107106.
- Lahey R., Taleyarkhan R., Nigmatulin R. // Nuclear Eng. and Design. 2007. V. 237. P. 1571.
- Хаврошкин О. Б., Быстров В. П. // Прикладная физика. 2007. № 5. C. 7.
- Намиот В. А. // ДАН. 2003. Т. 388. C. 324.
- Шестаков С. Д. Деп. в ВИНИТИ. 2007. № 532-В2007.
- Физика и техника мощного ультразвука / Под ред. Л. Д. Розенберга. — М.: Наука, 1968.
- Masahito S., Yoichiro M., Takashi K.//JSME Int. J. B. 2000. V. 43. P. 380.
- Floris F. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. P. 24061.
- Mettin R. et al. / 6th International Symposium on Cavitation, Wageningen, 2006.
- Шестаков С. Д. // Труды ХVI сeссии Росс. акуст. Общества. 2005. Т. 1. C. 116.
- Patent EP 1810744. 2007.
- Krefting D., Mettin R., Lauterborn W. // Ultrasonics Sono¬chemistry. 2004. V. 11. P. 119.
- Свидетельство Роспатента 2005611914, 2005.
- Свидетельство Роспатента 2008612431, 2009.
- Пат. 2361658 РФ. 2009.
- Шестаков С. Д.//Прикладная физика. 2008. № 6. C. 18.
- Шестаков С. Д.//Труды ХХ сессии Росс. акуст. Общества. 2008. Т. 2. C. 112.
- Gaitan D. F., Tessien R. A., Hiller R. A. / 19th Int. Congress on Acoustic, Madrid, 2007.
- Townsend R. J. et al. // Proc. of the Int. Congress on Ultrasonics, Vienna, 2007.
- Patent EP 1810747. 2007.
- Шестаков С. Д. Деп. в ВИНИТИ. 2007. № 490—В2007.
- Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. — М: Мир, 1974.
- Горелик Г. С. Колебания и волны. — М.: ИФ-МЛ, 1959.
- Jinesh K. B., Frenken J. W. M. // Physical Review Letters. 2008. V. 101. P. 036101.
- Рогов И. А., Шестаков С. Д. // Хранение и переработка сельхозсырья. 2004. № 4. C. 17; № 10. C. 9.
- Mawson R., Knoerzer K. / 19th Int. Congress on Acoustic, Madrid, 2007.
- Мозжаров С. Е., Шиенок Ю. А., Становой П. Г. // Матер. Междунар. науч.-практ. конф. “Техника и технологии: инновации и качество”. — Барановичи. 2007. C. 358.
- Krasnov A. E. et al. // J. of Optics A: Pure and Applied Optics. 2002. No. 3. P. 70.
- http://www.hielscher.com
Красуля О. Н. и др. // Мясная индустрия. 2009. № 7. C. 43.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Представлены результаты разработки бинокля с магнитодинамической стабилизацией поля зрения, а также данные о назначении, принципе действия, основных параметрах прибора, его конструктивном исполнении. Прибор имеет дальность действия до 7 км, увеличение 16х, угол поля зрения 4°, массу не более 1,8 кг. Источник питания отсутствует
Рассмотрен в плотной воздушной среде новый тип реактивного двигателя, состоящего из эмиттера электрически заряженных водяных капелек и многосеточной электродной системы, в которой поток этих капелек движется в постоянном продольном электрическом поле, инициируя появление воздушного потока. Оцениваются величина создаваемой потоком реактивной силы и коэффициент преобразования энергии электрического тока в энергию воздушного потока. Показано, что такой метод получения движущей силы с использованием топливных элементов позволяет снизить расход энергии в несколько раз по сравнению с современными летательными аппаратами. Приведена возможная схема летательного аппарата. Обсуждены особенности и ожидаемые достоинства и недостатки таких аппаратов
Рассмотрены основные области применения и преимущества твердотельных матричных фотоприемных устройств для ультрафиолетовой области спектра. Рассмотрена типичная структура фоточувствительных элементов и принципы построения интегральной схемы считывания. Предложен вариант ячейки считыванияразмером 30x30 мкм на основе емкостного трансимпедансного усилителя. Приведена структурная схема аналогового канала разрабатываемой интегральной схемы (ИС) считывания. Представлено сравнение с аналогом.
Проведено исследование эпитаксиальных пленок PbSe1-xTex<Ga>, полученных на диэлектрических подложках BаF2. Изопериодичность кристаллических решеток и близость коэффициентов термического расширения подложки и выращенных пленок PbSe1-xTex (х = 0,2) дали возможность получения пленок с совершенной структурой и высокими электрическими параметрами. Изготовлены элементы, фоточувствительные в области спектра 3—5 мкм при 77 К. Максимум фоточувствительности соответствует λmax = 5 мкм
Рассчитаны энергетические спектры и времена релаксации электронов в квантовой яме CdTe/Hg1-xCdxTe/CdTe, а также спектры оптического поглощения. Приведено сравнение характерных особенностей энергетических спектров и времен релаксации для случаев инвертированной (0 < x < 0,12) и прямой (0,2 < x < 0,35) зонной структуры квантовой ямы. Получено хорошее совпадение теоретических расчетов с экспериментальными данными
Рассмотрены особенности создания изопериодических эпитаксиальных гетеропереходов p-Pb1-хSnхЅе (х = 0,03)/n-PbSе1-хSх (х = 0,05) и изготовления фоточувствительных элементов, пригодных для практического применения. Изготовлены фоточувствительные элементы с высокими техническими параметрами: R0A = 1,2—1,5 Ом·см2; λmax = 8 мкм; D *λ = = (1—2)⋅1010 см⋅Гц1/2⋅Вт-1, сравнимыми с аналогичными параметрами, приведенными для диодов Шоттки на основе Pb1-хSnхSe
Представлена и численно исследована модель релаксации фотопроводимости пористого кремния, в которой учитывается рекомбинация фотоносителей на поверхности цилиндрических пор при выключении освещения. Методом конечных элементов рассчитана временная эволюция фотопроводимости пористого кремния и зависимость времени релаксации фотопроводимости от скорости поверхностной рекомбинации, а также от радиуса пор и среднего расстояния между ними.
Рассмотрено влияние различных видов облучения на свойства твердых растворов теллуридов кадмия и ртути. Показано, что данный материал практически не теряет своих качеств при облучении потоками электронов до 1017 см-2 и гамма‐квантами дозами до 106 Р. Механизмы образования электрически активных радиационных дефектов (РД) сходны в эпитаксиальных пленках и в объемном материале. Наблюдаемые отличия результатов облучения на эпитаксиальных пленках с переменным составом и объемном материале обусловлены различной динамикой накопления электрически активных РД
Представлены варианты конструкций энергоанализаторов, обладающих острой фокусировкой по углу влета и высокой энергетической дисперсией. Двухмерные и трансаксиальные полевые конфигурации, реализующие такие свойства, получены на основе теории обратных задач аналитическими методами. Помимо конкретных реализаций сформулированы идеи для конструирования новых систем с очень высокими электронно‐оптическими характеристиками
Проведено исследование пространственной структуры и динамики плазмы в разряде сильноточной вакуумной искры методом импульсной тенеграфии. Обнаружена анизотропия истечения плазмы из области формирования микропинча. Зарегистрировано существование полостей в плазме перетяжки на стадии завершения процесса пинчевания. На периферии разряда зафиксировано формирование волокнистой структуры плазмы
Представлены результаты экспериментальных исследований искрового разряда в геометрии “острие—плоскость” в аргоне при ограничении разрядного тока балластным сопротивлением большой величины. Обнаружена микроструктура слаботочного искрового разряда, представляющая собой образование множества токовых нитей микронного размера внутри токового канала искры
На основе нелинейной геометрической оптики получены зависимости от высоты амплитуды колебаний температуры электронов, а также фазы и глубины модуляции мощной высокочастотной радиоволны при ее прохождении через нижнюю ионосферу
Рассмотрен вклад различных механизмов ионизации газа в газоразрядных структурах пеннинговского типа, используемых для формирования эмитирующей плазмы в плазменных источниках электронов. Показано, что при определенных условиях значительный вклада в процесс ионизации газа обеспечивается плазменными электронами
Найдены значения средней тепловой энергии электронов в потоках эмиссии с электрода в плазму Ē1 и из плазмы на электрод Ē2 для случаев большой и малой величины коэффициента кинетического отражения. Показано, что эти значения меняются в пределах 0,5 kBTc < < Ē 1 < 2kBTc и 0,5 kBTe < Ē 2 < 2kBTe, соответственно (Tc и Te — температуры катода и электронов плазмы). Полученные значения могут использоваться при постановке граничных условий для гидродинамических уравнений на электроде или диэлектрической стенке
В температурном интервале T = 77 – 2500 К представлены экспериментальные результаты исследования температурной зависимости спектральных коэффициентов отражения R(λ, T) молибдена в диапазоне энергий квантов hv = 1 – 10 эВ. Описан диагностический модуль для экспериментального анализа температурной зависимости оптических характеристик конденсированных сред с использованием зондирующего когерентного излучения лазерной системы с параметрическим генератором частоты (λ = 213 – 1188 нм) и лазерным нагревом исследуемого твердотельного образца (до температур T ~ 2500 К) в вакууме. Полученные данные являются разделом базы экспериментальных и расчетнотеоретических данных оптических, теплофизических и транспортных свойств конструкционных материалов фотонных энергодвигательных и технологических установок высокой плотности мощности.
Представлены одномерная и двухмерная математические модели мыльного пузыря, в основе которых находится предположение о растечении жидкости по выпуклой поверхности. Математическое моделирование проводится на основе трехмерных уравнений гидродинамики отдельно для верхней и для нижней частей сферы, “склеенных” по экватору. Проводится анализ численных результатов и сравнение их с экспериментальными данными, полученными французскими учеными.
Облучение полукристаллических полимеров высокоэнергетичными тяжелыми ионами обычно ослабляет упорядоченность образца вплоть до его полной аморфизации. Это происходит благодаря разрушению кристаллической фазы под воздействием тяжелых ионов. Однако источник высокоэнергетичных протоноподобных ионов демонстрирует отрицательную величину сечения аморфизации σa, что указывает на увеличение упорядоченности вышеуказанных полимерных образцов. Это увеличение степени кристаллизации хотя и наблюдалось ранее, но оно не могло быть объяснено из-за отсутствия адекватной теории (ионно-индуцированной кристаллизации или микродеформации). Обсуждаются основные результаты проведенного исследования сечения аморфизации σa полиэтилентерефталата, облучаемого протонами в режиме низкой плотности поглощенной энергии (≤ 1023 эВ/см3). Исследование материала проводилось с использованием дифракции рентгеновских лучей.
Существует проблема обоснования протонной релаксации и проводимости. На примере модельного кристалла льда, а также сульфатов, силикатов и иодатов доказана природа максимумов термостимулированных токов, tgδ(ν, Τ) и проводимости, объяснен механизм туннелирования и прыжковой диффузии протонов при низких температурах. Предложен механизм диэлектрической релаксации и протонного транспорта в кристаллах, на основе которого разработан ряд практических способов исследования и методов диагностики, защищенных патентами.
Для расчета спектра энергетических уровней многоэлектронных атомов записана система уравнений гидродинамического типа, из которой следует уравнение Шрёдингера как частное решение. В рамках этой системы уравнений для атома гелия и двухэлектронных ионов Li+, Be++, B+++ и т. д. рассчитаны энергетические уровни основных состояний атомов, которые с погрешностью меньше или порядка одного процента согласуются с экспериментальными данными. Принцип Паули является логическим следствием рассматриваемой теории, а не дополнительным постулатом
Статистика статьи
Статистика просмотров за 2026 год.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400