Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля. Киселев Е.С. - 76 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА ПРОЦЕССЫ…
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
79
Энергия УЗ волны при ее распространении вследствие необратимых про-
цессов, обусловленных теплопроводностью и вязкостью среды, переходит в
энергию скрытого теплового движения. В результате этого происходит посте-
пенное поглощение энергии волны, а следовательно, с удалением по радиусу от
окружности расположения клинового полуоткрытого насадка уменьшается ве-
роятность ликвидации эффекта паровоздушного закупоривания порового про-
странства круга при фильтрации СОЖ (см. рис. 32).
Процесс поглощения ультразвука в жидкостях описывается уравнениями
гидродинамики с учетом теплопроводности и вязкости. Если искать решение
линеаризованных уравнений гидродинамики для одномерного случая в виде
плоской гармонической волны типа
(
)
tfky
r
π
2exp
−
, то волновое число k оказы-
вается комплексным: вещественная его часть
k
1
определяет длину волны, а
мнимая – коэффициент поглощения
a
n
[51]:
;
1 n
iakk
+
=
(65)
(
)
.
22
1
tfyki
a
tfky
r
n
r
eee
⋅−⋅−
⋅
=
ππ
(66)
При этом коэффициент поглощения a
n
, обусловленный релаксационными
процессами, выражается следующей зависимостью [20]:
(
)
()
.
14
2
22
22
3
0
2
0
2
+
−
=
∞
r
pr
n
f
f
C
CC
a
π
τπ
(67)
Вещественная часть волнового числа k
1
в этом случае [20]
(
)
()
,
14
2
1
2
222
222
2
0
2
0
2
0
1
+
−
−=
∞
pr
pr
r
f
f
C
CC
C
f
k
τπ
τπ
π
(68)
где
р
τ
– время релаксации, с;
∞
C и С
о
– скорости звука на высоких
(12 >>
pr
f
τπ
) и низких (12 <<
pr
f
τπ
) частотах соответственно, м/с.
Из соотношений (67) и (68) видно, что релаксационные процессы приво-
дят к дисперсии скорости звука или к зависимости фазовой скорости
1
2 kfC
r
π
=
′
от частоты и к своеобразной частотной зависимости коэффициен-
та поглощения, рассчитанного на одну длину волны.
Следует отметить, что при поглощении синусоидальной волны форма ее,
согласно уравнений (65) и (66), не изменяется и остается гармонической при
уменьшении ее амплитуды. В отличие от этого, форма УЗ сигнала произволь-
ной формы (например – прямоугольной, выдаваемой УЗ генераторами серии
УЗУ) изменяется и со временем постепенно сглаживается. Это объясняется тем,
что различные спектральные компоненты сигнала затухают по-разному из-за
частотной зависимости коэффициента поглощения, возрастающего пропорцио-
нально квадрату частоты. При этом точки профиля, соответствующие больше-
му сжатию, движутся быстрее, чем точки, соответствующие меньшей плотно-

Страницы