Научный семинар «Компьютерное моделирование акустической кавитации в жидкостях»
24 февраля с 15:00 до 17:00 по московскому времени
Сегодня наблюдается устойчивая тенденция к расширению сферы применения мощного ультразвука, совершенствуется оборудование и соответствующие ему технологические процессы. Ключевую роль в этих процессах играет кавитация - появление в жидкостях паровых и газовых пузырьков (каверн), их рост, пульсации и схлопывание под действием переменного давления (акустического давления).
Значимость практического применения кавитации под действием переменного давления акустической частоты (акустической кавитации) едва ли можно переоценить. Здесь и получение ультрадисперсных металлических порошков, используемых для производства деталей машин; и применение струй перегретой жидкости для очистки поверхностей; распыливание жидких топлив в ракетных двигателях, служащая для улучшения качества топлив и многое другое.
Ещё большую значимость имеет применение ультразвуковой кавитации в медицине. Это ультразвуковая нейрохирургия, УЗ-хирургия, повышение противоопухолевой эффективности лекарственных веществ, в том числе при лечении онкологических заболеваний.
Однако практическое внедрение новых ультразвуковых технологий сдерживается тем, что законы развития кавитации изучены недостаточно, а литература по этой тематике противоречива. В данной работе проводится исследование акустической кавитации в жидкостях путём анализа уравнений теории зародышеобразования. Уравнения решаются численно, в результате чего создаётся компьютерная модель акустической кавитации, позволяющая исследовать явление при любых заданных условиях. Целью данной работы является создание модели акустической кавитации в жидкостях.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
- рассматривается кинетика гомогенной нуклеации зародышей пара;
- определяются условия термодинамической устойчивости жидкости;
- создается математическая модель акустической кавитации в жидкостях;
- создается программа для численного решения основного уравнения кавитации;
- по результатам работы программы проводится исследование динамики зародышей гомогенной нуклеации под действием импульсов давления различной формы;
- исследуются процессы, протекающие под действием мощных импульсов тока (искровая кавитация);
- рассчитать максимальные температуры и давления, возникающие в кавитационных пузырьках при таких процессах.
Докладчик
Кравченко Николай Юрьевич, доцент Института физических исследований и технологий факультета физико-математических и естественных наук РУДН.