|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Гидродинамический излучатель звука |
 | |
Анимация
Описание
Работа гидродинамического излучателя (ГИ) основана на генерировании возмущений в жидкой среде в виде некоторого поля скоростей и давлений при взаимодействии вытекающей из сопла струи с препятствием определенной формы и размеров либо при принудительном периодическом прерывании струи. Эти возмущения оказывают обратное действие на основание струи у сопла, способствуя установлению автоколебательного режима. Механизм излучения звука возмущениями может быть различным в зависимости от конструкции ГИ, которая принципиально отличается от конструкции газоструйных излучателей (см. описания: «Газоструйный излучатель высокого давления», «Газоструйный излучатель низкого давления (свисток)» и др.).
Наиболее распространены пластинчатые ГИ, состоящие из погруженных в жидкость прямоугольного щелевого сопла (рис. 1) и заостренной в сторону струи пластинки, которая крепится в узловых точках или на консолях.
Схемы пластинчатых гидродинамических излучателей с креплением пластинки в узловых точках (а) и на консолях (б)
Рис. 1
1 - сопло;
2 - пластинка;
3 - точки крепления (узлы колебаний).
При натекании на пластинку потока жидкости в ней возбуждаются изгибные колебания с основной собственной частотой:
f = (at / l 2)(E/r)1/2,
где a - коэффициент пропорциональности, зависящий от способа крепления пластинки;
l - длина пластинки;
t - толщина;
E - модуль упругости;
r - плотность материала.
В натекающей струе возникают автоколебания с частотой:
f = kv / h,
где v - скорость струи;
h - расстояние между соплом и пластинкой;
k - коэффициент пропорциональности, зависящий от v и h.
Пластинчатые ГИ генерируют колебания с частотами 2 - 35 кГц. Излучение акустической энергии пластинчатыми ГИ осуществляется в основном за счет колеблющейся пластинки в направлении, перпендикулярном ее плоскости с максимумом посередине опор (рис. 1, а) или вблизи свободного конца (рис. 1, b). Существуют модификации ГИ, например, с использованием кольцевого щелевого сопла, образованного двумя коническими поверхностями, где колеблющимся препятствием служит полый цилиндр (рис. 2).
Схема пластинчатого излучателя с кольцевым соплом 1 и расположенными по окружности консольными пластинами 2
Рис. 2
Возможна реализация механизма излучения за счет пульсации кавитационной области между соплом и препятствием, а также вследствие эффекта Бернулли, когда струя, вытекая из сопла, периодически меняет давление в зоне между соплом и мембраной, вызывая колебания последней (рис.3).
Схема излучателя, основанного на эффекте Бернулли
Рис. 3
1 - сопло;
2 - излучающая мембрана.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
ГИ применяют для интенсификации различных технологических процессов, таких как эмульгирование нерастворимых друг в друге жидкостей (получение эмульсий вода-масло, вода-ртуть и др.), диспергирование твердых частиц в жидкостях (например, графит в масле), ускорение процессов кристаллизации в растворах, расщепление молекул полимеров, очистка стального литья после прокатки и т.д.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Простейшая техническая реализация может быть осуществлена на основе рис. 1, б. Жидкость или газ (можно просто воздух) продувается через сужающее сопло (конфузор) и попадает на заостренный торец упругой пластинки. В некотором диапазоне скоростей потока пластинка срывается в изгибные автоколебания, излучая звуковую волну.
Литература
1. Ультразвук / Под ред.И.П. Голяминой.- М.: Советская энциклопедия, 1979.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |