В разд. 3 рассматривалось схлопывание одиночных каверн, но обычно образуются большие скопления кавитационных пузырьков и поэтому существенное значение имеет взаимодействие между пузырьками. Одновременное схлопывание двух идентичных пузырьков, находящихся на расстоянии 2Ь друг от друга в неограниченной жидкости, аналогично схлопыванию одиночного пузырька, находящегося на расстоянии Ь от твердой стенки, и пузырьки образуют струи, направленные навстречу друг другу ;[43, 65]. Однако в большинстве практических случаев взаимодействуют несколько каверн. Обычно они имеют неодинаковые размеры и, следовательно, различные времена схлопывания; кроме того, в большой группе схлопывание начинается неодновременно для всех каверн. Вследствие этого схлопывание группы каверн является очень сложным процессом, но кумулятивный эффект может быть намного сильнее, а время действия — намного больше, чем при схлопывании отдельных каверн. Хотя жидкости, содержащие пузырьки газа, широко исследовались [70], совместному схлопыванию групп кавитационных пузырьков уделяли мало внимания.[ ...]
Эллис [10] сфотографировал схлопывание скоплений кавитационных пузырьков, образовавшихся при акустической кавитации. Он создавал почти полусферические скопления каверн на поверхности оптически поляризованного материала путем возбуждения стоячих волн большой частоты в цилиндрическом сосуде, наполненном водой, и показал, что в каждом цикле колебаний развивается и схлопывается скопление каверн. Пользуясь для освещения поляризованным светом, Эллис смог установить по смещению интерференционных полос в материале, что при схлопывании скопления пузырьков возникает крайне высокое давление на относительно небольшую площадку поверхности вблизи центра скопления, где схлопывается последняя каверна, и в момент ее схлопывания возникает импульс давления.[ ...]
Значение совместного схлопывания скоплений каверн подчеркивали также Вайс и Прис [67]. Они создавали скопления каверн на конце колеблющегося ультразвукового рупора, обращенного к неподвижной стенке, в которую был заделан датчик давления. Когда расстояние между рупором диаметром 12,7 мм и стенкой было равно 0,5—1 мм, в момент схлопывания каверн в слое, имеющем форму диска, датчик зарегистрировал давление до 900 МПа. В каждом цикле колебаний длительностью 50 мкс наблюдался единичный узкий импульс давления продолжительностью менее 5 мкм, который свидетельствовал о том, что произошло совместное схлопывание каверн. Если сравнить эти данные с расчетами максимального давления, действующего на твердую поверхность при схлопывании одиночной каверны, то видно, что зарегистрированные давления и продолжительности их воздействия на порядок величины больше, чем для одиночной каверны.[ ...]
Эллис обнаружил, что каверны схлопываются несферично. Это согласуется с наличием отрицательного градиента давления в направлении к центру скопления, когда под действием окружающего давления начинается схлопывание каверны, способствующее образованию струи, движущейся в этом направлении. Вследствие этого наблюдается сильная концентрация энергии.[ ...]
Аналогичные методы исследования можно применить к схло-пыванию скоплений каверн, образующихся при гидродинамической кавитации. Здесь давление, вызывающее схлопывание, также приложено со стороны жидкости на внешней границе скопления. Энергия схлопывания направлена к твердой поверхности, а кумулятивные эффекты определяются конфигурацией скопления каверн.[ ...]
Вернуться к оглавлению