О скорости звука в многофазных системах

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Вычислена общая зависимость скорости звука cs в двухфазной системе типа: “жидкость + газ” и “газ + жидкость” в виде функции от концентрации x добавочной фазы и термодинамических параметров смеси. Показано, что в предельных случаях, когда концентрация стремится к нулю или к единице, получаются формулы, численные значения которых хорошо согласуются с известными значениями для скорости звука в воде и воздухе. Дано обобщение этой формулы на многокомпонентные системы. Графически проиллюстрирована найденная функциональная зависимость cs(x) для случая двухфазной среды и показано ее качественное и количественное соответствие с результатами других авторов.

Full Text

Restricted Access

About the authors

С. О. Гладков

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ)

Author for correspondence.
Email: sglad51@mail.ru
Russian Federation, Волоколамское ш. 4, Москва, 125993

References

  1. Campbell I.J., Pitcher A.S. Shock Waves in a Liquid Containing Gas Bubbles // Proc. the Royal Soc. London. 1958. V. 243. № 1235. P. 14–26.
  2. Hsieh D., Plesset M.S. On the Propagation of Sound in a Liquid Containing Gas Bubbles // The Physics of Fluids. 1961. V. 4. № 10. P. 94–102.
  3. Вайсман М.Д. Термодинамика парожидкостных потоков. Л.: Энергия, 1967. 273 с.
  4. Crespo A. Sound and Shock Waves in Liquids Containing Bubbles // The Physics of Fluids. 1969. V. 12. № 11. P. 223–246.
  5. Radovskii I.S. Speed of sound in two-phase vapor-liquid systems // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1970. V. 11. P. 778–784. https://doi.org/10.1007/BF00851905
  6. Радовский И.С., Добриков В.В., Дробан Н.В., Чебесков А.Н. Экспериментальное исследование скорости звука во влажных парах углекислоты // ТВТ. 1974. Т. 12. № 2. С. 293–297.
  7. Gregor W., Rumpf H. Velocity of sound in two-phase media // Int. J. Multiphase Flow. 1975. V. 1. № 6. P. 753–769.
  8. Богуславский Ю.Я. О поглощении и дисперсии звуковых волн в двухфазной среде // Акуст. журн. 1978. Т. 24. № 1. С. 46–52.
  9. Picard D.J., Bishnoi P.R. Calculation of the thermodynamic sound velocity in two-phase multicomponent fluids // Int. J. Multiphase Flow. 1987. V. 13. № 3. P. 295–308.
  10. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987. Ч. 2. 359 с.
  11. Накоряков В.Е., Покусаев Б.Г., Шрейбер И.Р. Волновая динамика газо- и парожидкостных сред. М.: Энергоатомиздат, 1990. 248 с.
  12. Покусаев Б.Г., Таиров Э.А., Васильев С.А. Скорость низкочастотных волн давления в парожидкостной среде с неподвижным слоем парожидкостных частиц // Акуст. журн. 2010. Т. 56. № 3. С. 341–347.
  13. Губайдуллин Д.А., Федоров Ю.В. Особенности отражения акустических волн от границы или слоя двухфазной среды // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 2. С. 162–173.
  14. Lagumbay R.S., Vasilyev O.V., Haselbacher A., Wang J. Numerical simulation of a supersonic three – phase cavitating jet flow through a gaseous medium in injection nozzle // Proc. IMECLE’05. 2005 ASME Int. Mechanical Engineering Congress Expo Orlando, Florida, USA. November 5–11. 2005. P. 1–13. https://doi.org/10.1115/IMECE2005-82948
  15. Майер А.Е., Погорелко В.В., Яловец А.П. Упругие волны в суспензиях // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 2. С. 153–160.
  16. Вилка Чаича М.Б., Юнусова С., Шикин Г.Н. О скорости звука в двухфазной и двухкомпонентной среде // Вестник РУДН. Серия Математика. Информатика. Физика. 2011. № 2. С. 161–164.
  17. Черных А.А., Губарев В.Я. Распространение звуковых волн в двухфазных средах // Материалы V международной научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. г. Тамбов. 04–06 июня 2018. С. 272–273.
  18. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. Т. 6. М.: Наука, 1988. 733 с.
  19. Френкель Я.И. Теория жидкостей и газов. Сборник трудов в 2-х томах. М.: Издательство АН СССР, 1959. 592 с.
  20. Гладков С.О. Физика композитов: термодинамические и диссипативные свойства. М.: Наука, 1999. 330 с.
  21. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Т. 5. М.: Наука, 1982. 583 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Illustration of the analytical dependence (16) of the speed of sound on the concentration x.

Download (9KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Graphic representation of the dependence of the speed of sound on the concentration of the second phase in the “gas + liquid” system.

Download (9KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Solid line – results of calculation using general formula (19), dotted line – results of work [13].

Download (8KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence (19) (solid line) and experimental points taken from work [12] (circles). The speed of sound cs is plotted along the ordinate axis, and the concentration is plotted along the abscissa axis.

Download (10KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences