18 июня (среда) в 15:00 состоится научный семинар ИМСС.
С докладом «Экспериментальное исследование влияния ультразвука на поведение пузырьков в жидкости» выступит Кучинский Михаил Олегович.
Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Любимова Татьяна Петровна.
Аннотация доклада:
Взаимодействие газовых включений между собой и с твердыми поверхностями играет ключевую роль в таких технологических процессах, как барботаж и флотационное разделение, что делает актуальным поиск методов управления этими процессами. Одним из перспективных способов управления является применение ультразвука. В диссертационной работе экспериментально исследовано влияние ультразвука на поведение пузырьков в жидкостях. Разработан модифицированный метод оценки кавитационной активности с использованием тепловых карт на основе теста фольгой, позволяющий регистрировать пространственно-временное распределение кавитационных событий в сонохимическом реакторе. С помощью этого метода исследована активность кавитационных событий в воде и водных растворах солей и ПАВ. Сопоставление зон активной кавитации, полученных для дистиллированной воды с полученными с помощью прямого численного моделирования распределениями звукового давления показало их близкое соответствие, что подтверждает возможность анализа полей звукового давления через кавитационную активность. Исследование влияния соли NaCl и ПАВ SDS на кавитационную активность показало, что добавление NaCl повышает порог кавитации за счёт увеличения поверхностного натяжения и уменьшения содержания растворённого газа, что приводит к понижению скорости эрозии фольги по сравнению с дистиллированной водой. Добавление SDS снижает порог кавитации благодаря уменьшению поверхностного натяжения и увеличению числа зародышей кавитации, что приводит к ускорению разрушения фольги по сравнению с солевыми растворами. Экспериментально исследовано влияние ультразвука на поведение газовых пузырьков вблизи твердых пластин с поверхностями различной смачиваемости (кварц, акрил,тефлон). Установлено, что в случае гидрофильной поверхности (кварц) между пузырьком и пластиной остается жидкая прослойка, препятствующая закреплению пузырька на твердой поверхности, под действием ультразвука пузырек совершает колебания вблизи пластины. В случаях гидрофобных поверхностей (акрил, тефлон) пузырек закрепляется на твердой поверхности, ультразвук приводит к колебаниям формы и объема пузырька. На коротких временных масштабах наблюдаются колебания формы пузырька с частотой, близкой к частоте второй моде собственных колебаний формы, на более длинных временных масштабах — изменение объема из-за ректификационно диффузии и и коалесценции с микропузырьками. Исследовано влияние ультразвука на генерацию пузырьков в воде и водных растворах ПАВ SDS и соли NaCl с помощью кварцевой мембраны. Показано, что воздействие ультразвука на генерацию пузырьков в растворах SDS приводит к уменьшению среднего размера пузырьков и увеличению их количества, а в растворах NaCl – к увеличению среднего размера пузырьков и увеличению их количества, но менее значительному, чем в растворах SDS и дистиллированной воде. Обнаружен синергетический эффект совместного добавления NaCl и SDS, приводящий к распределению, пузырьков, аналогичному воде, но с десятикратным увеличением количества пузырьков. Результаты исследования имеют важное практическое значение для оптимизации технологических процессов в химической промышленности, водоочистке и фармацевтическом производстве, где требуется точный контроль над поведением газожидкостных систем. Разработанные методики могут быть использованы для создания более эффективных ультразвуковых установок и систем управления газовыми включениями в жидкостях.
