Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля. Киселев Е.С. - 106 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДУЛЯЦИИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ…
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
109
(
)
(
)
()
.sin
3
2
2ln
2
2
2
3
0
3
0
3
0
2
0
2
0
0
3
0
∂
∂
=−×
×−+−−
+
t
R
Rptp
RRRR
R
R
R
pR
жр
ρω
σ
σ
(110)
где
р
0
– гидростатическое давление жидкости, Па; R
0
, R – соответственно на-
чальный и текущий радиус пузырька, м;
р – амплитуда звукового давления, Па;
0
σ
– поверхностное натяжение жидкости, Н/м;
ρ
ж
– плотность СОЖ, кг/м
3
;
ω
–
резонансная частота, рад/с.
Собственная (резонансная) частота колебаний пузырька может быть оп-
ределена по формуле [19]
(
)
ж
р
Rp
R
ρ
σγ
ω
000
0
23
1
+
=
, (111)
где
γ
– постоянная, характеризующая свойства среды (для газов
γ
= С
p
/C
v
– от-
ношение теплоемкостей при постоянном давлении и объеме, см. также табл.
14).
Таким образом, если начальный размер пузырька
R
0
меньше резонансно-
го, пузырек под действием отрицательного давления сначала растет, затем, при
положительном давлении начинает захлопываться. Пузырьки, размер которых
больше резонансного, под действием зву-
ковой волны совершают колебательные
движения, не захлопываясь (рис. 52).
Из этого следуют выводы:
1. При определении значения фикси-
рованной частоты УЗК существует верхнее
предельное значение начального размера
пузырьков, способных расширяться, т. е.
кавитировать.
2. Способны кавитировать лишь те
пузырьки, размер которых меньше резо-
нансных.
Необходимо отметить, что при ис-
пользовании УЗ техники подачи жидкость
неизбежно насыщается воздухом из-за ра-
боты насоса. Это позволяет предположить,
что в озвучиваемой СОЖ существуют пу-
зырьки радиусом до 1 мм. Следовательно,
P,
атм
1 2
0,2 0 0,1 0,3
R,
мкм
0,5
1,5
1,0
τ
, мкс
Рис. 52. Изменение размеров
кавитационных пузырьков в СОЖ
при модуляции УЗК: 1 – начальный
размер пузырька меньше резонанс-
ного; 2 – начальный размер больше
резонансного.
ω
1
= 3⋅10
7
Гц;
ω
2
= 9⋅10
7
Гц; р
0
= 10
5
Н/см
2
[19]

Страницы