SU1543325A1

SU1543325A1 - Способ определени типа колебаний парогазовых включений в жидкости

Info

Publication number: SU1543325A1
Application number: SU864161104A
Authority: SU
Inventors: Андрей Николаевич Коровин; Валерий Михайлович Крячко; Наталия Глебовна Семенова
Original assignee: Ленинградский государственный университет
Priority date: 1986-12-12
Filing date: 1986-12-12
Publication date: 1990-02-15

Abstract

Изобретение относитс к гидродинамике и акустике и может быть использовано дл измерени и контрол свойств газопаронасыщенных жидких сред. Цель изобретени - расширение области применени , упрощение и увеличение скорости измерени , повышение помехозащищенности. Способ заключаетс в выделении исследуемого объема среды, приложении к нему акустического и переменного электромагнитного полей. Частота электромагнитного пол больше частоты акустического пол . Регистрируют частотный спектр электропроводности, по частотам известных спектральных составл ющих которого суд т о типе колебаний газовых и паровых включений. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к измерени м свойств газонасыщенных жидких сред и может быть использовано в науке и технике , св занных с процессами измерени и контрол свойств таких сред, наход щихс в движущемс состо нии или под действием знакопеременных давлений и градиентов температур, а также в состо нии гидродинамической или акустической кавитации.

Изобретение может быть эффективно использовано как в лабораторных услови х , так и в услови х технологического процесса, в том числе непрерывного , а также при определении типа колебаний парогазовых включений в натурных морских услови х.

Цель изобретени - повышение помехоустойчивости , надежности,упрощение процесгл измерени .

Способ определени типа колебаний парогазовых включений в жидкости в акустическом поле известной частоты заключаетс в выделении исследуемого объекта жидкости и регистрации частотного спектра заданной физической характеристики среды. К исследуемому объему среды прикладывают переменное электромагнитное поле с частотой, большей частоты акустического пол , в качестве физической характеристики выбирают электропроводность среды, а о типе колебаний суд т по частотному спектру электропроводности -исследуемого объекта среды. Мгновенное изменение электропроводности газожидкостной среды непосредственно св зано с мгновенным изиенением объема непровод щих газовых, паровых и газопаровых включений в зависимости от их проI

СЛ

Ј

W

Р

сл

хождени (акустическа кавитаци , ка-, витаци кипени и т.п.).

Способ осуществл етс следующим образом.,

Измер ют изменение электропровод15

ности среды, в которой возможно газовыделение или кавитаци . Дл этого могут быть использованы, например, известные мостовые схемы, кажда с JQ двум электролитическими чейками, одна из которых вл етс защищенной от кавитации, с последующей регистрацией и спектральным анализом разностного сигнала на выходе моста.

На чертеже приведена схема устройства , реализующего данный способ.

Устройство содержит генератор высокой частоты 1, питающий измерительВ результате экспериментального и следовани , проведенного с целью изу чени зависимости от времени изменени электропроводности жидкости в акустическом поле, в спектре изменени электропроводности отсто вшейс воды обнаружены линии, соответствующие гармоникам основной частоты акус тической волны, создающей кавитацию 15 (2- , ), и субгармоника fak, /2 со своими гармониками. По вление каждой из этих спектральных составл ющих св зано с определенной величиной аку тического давлени , а величина их в

ную мостовую схему 2. К выходу мосто- 20 л етс Функцией газбсодержани воды

вой схемы через селектирующий прибор 3, например узкополосный усилитель, подключаетс индикатор или измеритель- . ный прибор k. Мостова схема содержит измерительную 5 и эталонную 6 чейки. 25 Измерительна чейка помещаетс в изучаемую область жидкости, а эталонна помещаетс в звуконепроницаемый экран . Ячейка представл ет собой пару электродов.30

Измерение электропроводности производ т с использованием переменного напр жени питани моста от генератора

величины акустического давлени .

Исследовани показали насыщение и спад функции амплитуды гармонических составл ющих пЈак изменени электропроводности от акустического давлени Причиной этого может быть уменьшение при некоторых давлени х числа пузырь ков, имеющих размеры, близкие к резо нансному, из-за их разрушени при колебани х большой амплитуды.

Наличие гармонических составл ющи свидетельствует о наличии нелинейных колебаний пузырьков, а субгармоничес ких - о процессе их схлопывани в пе

Изменение электропроводности исследовали в отсто вшейс и свежей водопроводной воде при комнатной температуре .

В результате экспериментального исследовани , проведенного с целью изучени зависимости от времени изменени электропроводности жидкости в акустическом поле, в спектре изменени электропроводности отсто вшейс воды обнаружены линии, соответствующие гармоникам основной частоты акустической волны, создающей кавитацию (2- , ), и субгармоника fak, /2 со своими гармониками. По вление каждой из этих спектральных составл ющих св зано с определенной величиной акус- тического давлени , а величина их вл етс Функцией газбсодержани воды

величины акустического давлени .

Исследовани показали насыщение и спад функции амплитуды гармонических составл ющих пЈак изменени электропроводности от акустического давлени Причиной этого может быть уменьшение при некоторых давлени х числа пузырьков , имеющих размеры, близкие к резонансному , из-за их разрушени при колебани х большой амплитуды.

Наличие гармонических составл ющих свидетельствует о наличии нелинейных колебаний пузырьков, а субгармонических - о процессе их схлопывани в пе

1 на частотах, позвол ющих пренебречь „ РИ°ДЫ кратные отрицательному полупевли нием приэлектродных влений, отстроитьс по частоте от электромагнитных помех и настроитьс на частоту селектирующего прибора.

Перед измерением мостова схема о предварительно балансируетс потенциометром 7.

Из-за питани моста переменным током с частотой выше частоты акустического пол спектра напр жени на выхо- 45 де моста получаетс смещенным на частоту напр жени питани . Мен последнюю , можно двигать спектр как целое относительно неподвижного селектирующего участка спектроанализатора. Выходной сигнал селектирующего прибора , пропорциональный амплитуде анализируемой спектральной составл ющей, поступает на измерительный прибор. Акустическа кавитаци создавалась в ванне 8 с водой магнитострикционным преобразователем 9. Акустическое давление в межэлектродном промежутке измер лось гидрофоном.

55

риоду волны основной акустической частоты.

Пример. Берут воду при нормальных услови х. Возбуждают акустическое поле частотой 23 кГц. Прикладывают к электролитическим чейкам напр жение (переменное) с амплитудой 1 В и частотой 200 кГц Регистрируют спектр изменени электропроводности отсто вшейс воды. При акустических давлени х Р 0,02 атм парогазовые полости колеблютс с частотой fQK, т.е. синхронно с частотой акустического пол . При давлени х в 0,05 атм по вл ютс колебани пузырьков с частотой в 2 раза большей, а при давлени х 0,1 атм - колебани пузырей на половинной субгармонике , причем количество таких пузырей растет с ростом давлени и при давлении 15 атм их объем вдвое превысит объем пузырей, колеблющихс с удвоенной частотой.

о

5

риоду волны основной акустической частоты.

Claims

Формула изобретени

Способ определени типа колебаний парогазовых включений в жидкости,заключающийс в том, что на исследуемый объем воздействуют акустическим полем и регистрируют частотный спектр физической характеристики среды, отличающийс тем, что, с целью повышени помехоустойчивости, на

дежности и упрощени процесса измерени , к исследуемому объему среды прикладывают переменное электромагнитное поле с частотой, большей частоты акустического пол , в качестве физической характеристики выбирают электропроводность среды, а по частотному спектру электропроводности выделенного объема среды суд т о типе колебаний парогвг зовых включений.