Гидротермодинамическое звукообразование при кипении недогретой жидкости тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ
|
Волкова, Валентина Ивановна
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Ставрополь
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
1999
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.14
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи УДК 536.248.2:534
РГБ ОД 1 3 map 2011
Волкова Валентина Ивановна
ГИДРОТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ЗВУКООБРАЗОВАНИЕ ПРИ КИПЕНИИ НЕДОГРЕТОЙ ЖИДКОСТИ
Специальность 01.04.14. -Теплофизика и молекулярная физика
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физнко - математических наук
Москва 2000
Работа выполнена на кафедре теоретической физики Ставропольского государственного университета
Научный руководитель доктор физико-математических наук,
профессор Дорофеев Борис Михайлович
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,
профессор Соколов Виктор Васильевич,
доктор технических наук, профессор Марков Иван Иванович
Ведущая организация Институт высоких температур РАН
Защита диссертации состоится 31 марта 2000 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К 063. 93. 02 по присуждению ученой степени кандидата физико-математических наук при Московской государственной академии приборостроения и информатики по адресу: 107846, Москва, ул. Стромынка, д. 20
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАПИ.
Автореферат разослан 28 февраля 2000 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
кандидат физико-математических ->
наук Баландин В.А.
^323.2УС>3 3 Ъ6 Г.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Современная техника (атомная энергетика, лазеры большой мощности, авиа- и ракетостроение и др.) нуждается в высокоэффективных методах отвода тепла (Б.С. Петухов, М.А. Стырико-вич). С этой точки зрения особый интерес представляет пузырьковое кипение недогретой жидкости, позволяющее получить огромные плотности теплового потока при небольших температурных напорах (М.А. Михеев, В.И. Толубинский). Несмотря на довольно значительное количество работ в этой области (Е.И. Несис, В.Ф. Присняков и др.), процесс локального кипения до сих пор не получил строго аналитического описания.
Обнаруженная рядом исследователей связь между тепловыми параметрами и характеристиками шума при кипении может являться основой пассивной акустической диагностики теплообмена в кипящей жидкости (В.И. Мельников). Надежный акустический метод позволяет постоянно контролировать ход процесса, не допуская возникновения и развития кризиса теплоотдачи при кипении, и предотвратить аварийную ситуацию. Кроме того, изучение звуковых явлений при кипении недогретой жидкости представляет значительный интерес в теоретическом плане. Это объясняется прежде всего тем, что физика процесса не изучена в достаточной степени.
До сих пор не существует общепризнанной точки зрения на механизм генерации звука пузырьками пара при кипении. Работами Б. М. Дорофеева положено начало исследования термодинамического звукообразования, которое требует дальнейшего рассмотрения. В связи с этим достаточный интерес приобретают вопросы о динамике роста и схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости, которая определяет генерируемое пузырьком переменное давление. Также не менее важной является и проблема исследования влияния различных условий (недогрева жидкости до температуры насыщения, скорости ее течения) на звуковые импульсы, возбуждаемые пузырьками пара, и их спектральные характеристики. Решению этих актуальных в теоретическом и практическом отношениях задач посвящена данная работа.
Цель работы. Целью диссертации является: 1) изучение динамики роста и схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости, которая определяет генерируемое пузырьком переменное давление; 2) выяснение механизма звукообразования в периоды роста и схлопывания пузырька пара с представлением физической модели процесса; 3) исследование влияния недогрева и скорости течения жидкости при поверхностном ки-
пении на временные и частотные характеристики возбуждаемых пузырьками звуковых импульсов.
Методы исследования. Использованы экспериментальный, теоретический и вычислительный методы.
Научная новизна. Научную новизну работы составляет следующее:
1. Впервые с использованием усредненных данных специально проведенных комбинированных опытов и нового расчетного метода обратной задачи показано, что при кипении недогретой жидкости в период роста пузырька работает только рэлеевский гидродинамический механизм звукообразования, а при схлопывании пузырька вместе с ним действует еще и термодинамический механизм.
2. Впервые теоретически показано и экспериментально подтверждено определяющее влияние процесса конденсации на образование ударной волны в период схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости.
3. Новыми прямыми экспериментами показано, что при варьировании условий кипения (плотности теплового потока, статического давления и др.) интегральный уровень шума может значительно повышаться в результате возникновения резонанса, когда частота одного из максимумов (обычно главного) в энергетическом спектре шума совпадает с одной из собственных частот системы, в которой происходит кипение.
4. Впервые с использованием данных комбинированных опытов определены законы статистических распределений как микрохарактеристик (максимального размера, времен роста и "жизни") пузырьков пара, так и параметров (перепада давления, амплитуды) возбуждаемых пузырьками звуковых импульсов.
Практическая значимость. Практическую ценность представляет следующее:
1. Показано, что прямое использование экспериментальных данных изменения объема пузырька пара с целью расчета генерируемого им переменного давления приводит к ошибочным результатам, и что такой расчет может быть успешно проведен с применением формулы, аппроксимирующей эти данные с малым средним квадратичным отклонением.
2. Разработана специальная методика расчета гидродинамически и гидротермодинамически генерируемого пузырьком пара звукового импульса и его частотных спектров по экспериментальным данным изменения объема пузырька со временем.
3. Получены две новые полуэмпирические и одна эмпирическая формулы зависимости радиуса равного по объему сферического пузырька пара
от времени, которые с малым средним квадратичным отклонением аппроксимируют известные экспериментальные данные.
4. Рассчитано влияние недогрева жидкости до температуры насыщения и скорости ее течения на генерируемые пузырьками пара звуковые импульсы и спектральные характеристики этих импульсов.
Достоверность результатов.
Достоверность представленных в диссертации результатов обеспечивается: проведением опытов с использованием надежных, достаточно апробированных комбинированных и других экспериментальных методик; соответствующей существующим требованиям обработкой (включая статистическую) опытных данных; применением в теоретических исследованиях фундаментальных физических закономерностей; использованием при выполнении расчетов известных методов (наименьших квадратов, нелинейной регрессии и др.). Достоверность обобщающих выводов работы подтверждается соответствием ее теоретических, экспериментальных и расчетных результатов.
Автор выносит на защиту. Защищаются все полученные результаты, представленные выше в "Научной новизне" и "Практической значимости".
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на: VI сессии РАО "Акустика на пороге XXI века" (г. Москва, 1997 г.), ежегодной научной конференции (СГУ, г. Ставрополь, 1996 г.), трех конференциях "Университетская наука - региону" (СГУ, г. Ставрополь, 1997, 1998 и 1999 г.г.), научном семинаре отдела теплообмена Института высоких температур РАН (г. Москва, 2000 г.), научно - методическом семинаре "Физик - теоретик" (СГУ, г. Ставрополь, 1997 г.).
Публикации. Материалы диссертации изложены в десяти печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения (в котором представлены основные результаты и выводы), списка литературы (174 наименования) и трех приложений. В ней приведены 13 таблиц и 36 рисунков. Общий объем диссертации 183 страницы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении показана актуальность темы исследования; сформулирована цель работы; представлены научная новизна, практическая значимость и достоверность полученных результатов; приведены сведения о личном вкладе соискателя в выполненную работу.
В первой главе, состоящей из шести параграфов, сделан обзор работ, отражающих современные представления о динамике роста и схлопыва-ния пузырька пара при кипении недогретой жидкости и звуковых явлениях, сопровождающих этот процесс.
В первом параграфе рассмотрены модели роста и деградации пузырька пара при локальном кипении жидкости (Эллион, Бэнков и Майкселл, Бос-някович), а также представлены формулы зависимости радиуса пузырька пара от времени, полученные теоретическим (Даферти и Рубин, Зубер и Тонг) и эмпирическим (Г. Г. Трещев, Б. М. Дорофеев) путем.
Второй параграф содержит результаты дискуссии о роли периодов роста и схлопывания пузырька пара при излучении им звуковой волны. Здесь же приведены некоторые особенности экспериментальных методик исследования звука при кипении (В. В. Чеканов, Б. М. Дорофеев), и рассмотрено влияние параметров процесса кипения на спектральные и интегральные характеристики сопровождающего его шума.
В третьем параграфе, опираясь на работы Р. Фуге и Б. М. Дорофеева, показано, что переменное давление, создаваемое пузырьком пара, в гидродинамическом приближении определяется не только законом V(t) изменения объема пузырька со временем, но зависит и от геометрии сосуда, в котором происходит кипение.
В четвертом параграфе проведен анализ работ Б.М. Дорофеева, посвященных термодинамическому звукообразованию при кипении недогретой жидкости.
В пятом пара1рафе на примере исследований Б.М. Дорофеева, H.A. Под-дубной и др. показана возможность изучения звуковых явлений при кипении путем проведения вычислительного эксперимента.
В шестом параграфе представлены постановка задач и обоснование методов выполненного исследования.
Вторая глава диссертации состоит из трех параграфов и посвящена собственным экспериментальным исследованиям звуковых явлений при кипении недогретой жидкости.
В первом параграфе описаны экспериментальные установки и методики проведения первых четырех серий опытов, в ходе которых синхронно в абсолютных масштабах регистрировались осциллограммы (рис. 1 и 2) изменения радиуса сферического пузырька пара (верхние кривые) и генерируемого этим пузырьком звукового давления (нижние кривые).
Представлены результаты анализа полученных осциллограмм, который привел к следующим выводам: в большей части случаев (161 из 277) при
схлопывании пузырька происходит образование ударной волны (рис. 2); при кипении недогретой жидкости в период роста пузырька работает только гидродинамический механизм звукообразования, а при его схлопывании одновременно действует и термодинамический механизм.
Приведены результаты стандартной статистической обработки всех осциллограмм, из которой следует, что максимальные радиусы Кт пузырьков пара и перепады давления АР (амплитуды Ат звуковых импульсов) в условиях проведенных опытов подчиняются гамма - распределению, а времена роста * и "жизни" X этих пузырьков - нормальному распределению.
Второй параграф посвящен исследованию шумообразования при развитом кипении недогретой жидкости. В нем приведены сведения об экспериментальной установке и условиях проведения еще четырех серий опытов. Показано, что при определенном значении статического давления Рап происходит резкое повышение интегрального уровня порождаемого пузырьками пара шума (рис. 3). Это объяснено возникновением резонанса, когда частота одного из максимумов (обычно главного) в энергетическом спектре шума совпадает с одной из собственных частот системы, в которой происходит кипение. Показано, что с увеличением плотности теплового потока ц уровень шума повышается, а резонансный максимум смещается в область более высоких статических давлений. На основе анализа изменения резонансной частоты измерительной системы дано объяснение этого смещения. Показано, что переменный ток, текущий по нагревателю, приводит к возникновению более высокого действующего давления по сравнению с постоянным током, а также, что варьирование длины и диаметра тонких проволок не влияет на характер полученных результатов.
В третьем параграфе представлены основные результаты второй главы.
Третья глава диссертации состоит из шести параграфов и посвящена теоретическим исследованиям динамики роста и схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости и возникающих при этом звуковых явлений.
В первом параграфе представлена новая физическая модель звукообразования при кипении недогретой жидкости. Она основывается на том факте, что при схлопывании пузырька пара движение жидкости к его центру складывается из перемещений жидкости как обусловленного механической неравновесностью, так и затеканием ее в пространство, ранее заполненное сконденсировавшимся паром. Положив в первом приближении
коэффициент Ь, определяемый объемом пара, конденсирующегося с единицы поверхности в единицу времени, постоянным, и приняв, что обусловленное механической неравновесностью пузырька изменение радиуса происходит по синусоидальному закону, для звукового давления получена формула:
Р =
рХ
4ltl
sin-
Kt 2t
-B— + B
2 . Kt -7t Sin
2t
sin-
m V
Tit 2t
-B— + B\ +
+ 2
f , V
л cos--2В
21
/
(I)
bL
(параметр В — —- определяется отношением скорости конденсации к средни
ней скорости деградации пузырька, обусловленной его механической неравновесностью).
В результате расчетов, выполненных по формуле (1), доказано, что возрастание В до Вк = 2,72 должно приводить к образованию ударной волны. Критическое значение коэффициента конденсации при этом найдено с использованием известного уравнения Герца - Кнудсена, которое привело к соотношению:
2ßKp _ BKVp"Rm^R,
2-ß.p tm{Psl4Ts-p/4fy
(2)
Далее методом сравнения ß^, рассчитанного в соответствии с (2) по
среднестатистическим величинам Rmatm,c теоретически (H.H. Кочурова) и экспериментально (Хикман) определенными значениями ß установлено, что большая часть пузырьков пара в первой и второй сериях опытов должна приводить к образованию ударной волны, а это и зафиксировано на практике.
Во втором параграфе с использованием формулы Рэлея аналитически строго решена обратная задача расчета интегральной кривой V(t) изменения объема пузырька по кривой р(t) генерируемого им переменного давления, заданного с шагом А t во внутренних точках р. (i = 1,2,3,..., п-1). С этой целью на основе формулы графического дифференцирования
t
У^-2Г1+Ум=Ср„ (3)
в которой константа
4711(А()2
С = (4)
получено соотношение:
-С%трт + У0+(п-Щп V =_2!=!__(5)
п-1
п
(в рассматриваемом случае У0 = V = О).
Объемы V г , V ; , ... , V1 вычисляются в обратном порядке от конца кривой У(1) по формуле (3).
На рис. 4 приведены: экспериментально зарегистрированные кривые звукового давления р(1) (1) и изменения радиуса сферического пузырька К(1) (3), а также рассчитанная звукометрическим методом с использованием формул (3), (4) и (5) кривая Я(1) (2). Полученные отрицательные значения радиуса расчетной кривой (2) при схлопывании пузырька объяснены тем, что в этот период генерируемое им переменное давление определяется не только гидродинамическим, но и термодинамическим (процесс конденсации пара) эффектами.
В третьем параграфе показано, что прямое использование экспериментальных данных изменения объема пузырька пара и "сглаженной" с помощью специально вычисленной на ЭВМ соответствующей кубической сплайн - функции зависимости при расчете генерируемого пузырьком переменного давления приводит к ошибочным результатам. Однако такой расчет может быть успешно проведен с применением формулы, аппроксимирующей эти данные с малым средним квадратичным отклонением.
В четвертом параграфе на основе уравнения теплового баланса для парового пузырька, записанного в виде
р "ЬЯ = у
Х'АТ
~Яь
(6)
и использованного в работах Зубера и Тонга, получена модифицированная формула зависимости Щг), описывающая динамику пузырька при любом соотношении времен "жизни" Т и роста / пузырька:
Е_
г -
\л
V ^т Ч J
о у
где /0 - постоянная поправка, ликвидирующая систематическую абсолютную погрешность в определении времени, а показатель степени п зависит от соотношения Т и * .
Используя в (6) предложенную Нишикавой, Кюсюдой и Ямасаки степенную зависимость
Л
и положив к - т мости Щг)\
ЯЬ=СГ (В)
1, получена вторая полуэмпирическая формула зависи-
я„
1о у
2т + \-
(9)
2т
в которой т тоже является функцией Т и
Далее показано, что постоянные параметры п и ж в формулах
(7) и (9) точнее всего могут быть найдены методом наименьших квадратов на ЭВМ по совокупности данных Я(0 конкретного пузырька. При этом среднее значение относительной погрешности аппроксимации может быть снижено до (2,8 - 3,0) %.
В этом же параграфе приведена эмпирическая зависимость радиуса пузырька пара от времени при кипении недогретой жидкости, позволяющая строго аналитически решить задачу расчета не только генерируемого пузырьком пара звукового импульса, но также и спектральных характеристик этого импульса.
В пятом параграфе с помощью формулы Рэлея и зависимости (7) исследовано влияние недогрева и скорости течения жидкости на возбуждаемые пузырьками пара импульсы давления и их частотные спектры (рис. 5 и 6).
В шестом параграфе представлены основные результаты третьей главы.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Основные результаты работы:
1. Проведены специальные комбинированные опыты, в ходе которых синхронно регистрировались изменение радиуса пузырька пара и генерируемое этим пузырьком переменное давление.
2. Впервые с использованием данных комбинированных опытов определены законы статистических распределений как микрохарактеристик (максимального размера, времен роста и "жизни") пузырьков пара, так и параметров (перепада давления, амплитуды) возбуждаемых пузырьками звуковых импульсов.
3. Проведены новые прямые эксперименты с целью изучения шумооб-разования при развитом кипении недогретой жидкости.
4. Разработана новая физическая модель гидротермодинамического звукообразования с учетом процесса конденсации пара.
5. Использован новый расчетный метод с применением аналитически строгого решения обратной задачи для исследования механизма звукообразования в периоды роста и схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости.
6. Показано, что прямое использование экспериментальных данных изменения объема пузырька пара и "сглаженной" с помощью специально вычисленной на ЭВМ соответствующей кубической сплайн - функции зависимости У(1) с целью расчета генерируемого пузырьком переменного давления приводит к ошибочным результатам.
7. Разработана специальная методика расчета гидродинамически и гид-ротермодинамически генерируемого пузырьком пара звукового импульса и его частотных спектров по экспериментальным данным изменения объема пузырька со временем.
8. Выведены две новые полуэмпирические и одна эмпирическая формулы зависимости радиуса равного по объему сферического пузырька пара от времени, которые с малым средним квадратичным отклонением аппроксимируют известные экспериментальные данные.
9. Рассчитано влияние недогрева жидкости до температуры насыщения и скорости ее течения на генерируемые пузырьками пара звуковые импульсы и спектральные характеристики этих импульсов.
Основные выводы:
1. При кипении недогретой жидкости в период роста пузырька работает только рэлеевский гидродинамический механизм звукообразования, а
при схлоиывании пузырька одновременно действует и термодинамический механизм.
2. В период схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости определяющее влияние на образование ударной волны оказывает процесс конденсации.
3. При варьировании условий кипения недогретой жидкости (плотности теплового потока, статического давления и др.) интегральный уровень порождаемого пузырьками пара шума может значительно повышаться в результате возникновения резонанса, когда частота одного из максимумов (обычно главного) в энергетическом спектре шума совпадает с одной из собственных частот системы, в которой происходит кипение.
4. Расчет переменного давления, генерируемого пузырьком пара, и его частотных спектров может быть успешно проведен с применением формулы, аппроксимирующей зависимость радиуса пузырька от времени с малым средним квадратичным отклонением, по специальным программам на ЭВМ или с помощью формул - алгоритмов.
5. Исследованное расчетным методом влияние недогрева жидкости до температуры насыщения и скорости ее течения на генерируемые пузырьками пара звуковые импульсы и их спектральные характеристики подтверждает полученные ранее экспериментальные данные.
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Дорофеев Б.М., Волкова В.И. К вопросу о решении задач гидродинамического звукообразования при кипении недогретой жидкости методом вычислительного эксперимента // Вестник Ставропольского государственного университета. - 1996. - № 7. - С. 85 - 88.
2. Дорофеев Б.М., Волкова В.И. Формулы - алгоритмы расчета звуковых импульсов, генерируемых пузырьками пара при кипении недогретой жидкости // Материалы ХЫ1 научно - методической конференции "Университетская наука - региону". - Ставрополь: Изд-во СГУ. - 1997. -С. 62 - 64.
3. Дорофеев Б.М., Волкова В.И. Формулы - алгоритмы расчета спектральных характеристик звуковых импульсов, генерируемых пузырьками пара при кипении недогретой жидкости // Там же. - С. 64 - .66.
4 а. Дорофеев Б.М., Волкова В.И. Влияние недогрева жидкости на звуковые импульсы, генерируемые пузырьками пара при кипении // Акустика на пороге XXI века: Сборник трудов VI сессии Российского акустическо-
го общества (М.: 14 - 16 октября 1997 г.). - М.: Изд-во Московского государственного горного ун-та. - 1997. - С. 313 - 316.
4 б. Dorofeev В.М., Volkova V.l. Influence of a Liquid Subcooling the Sound Pulses, Generated by Vapor Bubbles During Boiling //Acoustics at the Theshold of the XXI st Century: Proceedings VI Session of the Russian Acoustical Society (Moscow, October 14-16,1997). - Moscow: Edition of Moscow State University of Mines. - 1997. - P. 276 - 279.
5. Дорофеев Б.М., Поддубная H.A., Волкова В.И. Особенности применения метода математического моделирования и вычислительного эксперимента при исследовании импульсов давления, генерируемых пузырьками пара при кипении // Вестник Ставропольского государственного университета. - 1997. - № 11. - С. 76 - 79.
6. Дорофеев Б.М., Поддубная H.A., Волкова В.И. Использование новых информационных технологий в расчетном обосновании формул изменения размера пузырька пара при кипении // Информационные техно-иогии в обучении, управлении и научных исследованиях: Материалы XLIII научно-методической конференции "Университетская наука - региону". -Ставрополь: Изд-во СГУ. - 1998. - С. 5 - 10.
7. Дорофеев Б.М., Звягинцев А.Г., Поддубная H.A., Волкова В.И. Гидродинамический механизм генерации звука пара при кипении // Проблемы физико-математических наук: Материалы XLIII научно-методической конференции преподавателей и студентов "Университетская наука - региону". - Ставрополь: Изд-во СГУ. - 1998. - С. 33 - 36.
8. Дорофеев Б.М., Волкова В.И. О механизме звукообразования при сипении недогретой жидкости // Вестник Ставропольского государствен-юго университета. - 1999. - № 18. - С. 114 - 121.
9. Дорофеев Б.М., Волкова В.И. Шумообразование при развитом кипе-1ии недогретой жидкости //Проблемы физико-математических наук: Материалы XLIV научно-методической конференции преподавателей и сту-jeHTOB "Университетская наука - региону". - Ставрополь: Изд-во СГУ. -1999.-С. 81-83.
10. Дорофеев Б.М., Волкова В.И. Влияние процесса конденсации на >бразование ударной волны в период схлопывания пузырьков пара при сипении недогретой жидкости // Теплофизика высоких температур (Статья принята к опубликованию).
Рис. 1. Осциллограммы изменения радиуса пузырька пара (вверху) и генерируемого им переменного давления (внизу). Длительность развертки 50 мкс/кл. Первая серия опытов. Масштабы:
радиуса пузырька
(0,21 + 0,02) мм/кл; звукового давления
(2,50+0,27) кПа/кл
Рис. 2. Осциллограммы изменения радиуса сферического пузырька пара и генерируемого им звукового импульса в случае образования ударной волны. Вторая серия опытов. Масштабы: радиуса пузырька
(0,45 + 0,03) мм/кл; звукового давления
(3,8 + 0,4) кПа/кл.
°'5 0.65 °'8 0.95 1.25 1-4 1,55 1 7 1,85 2
РС1, кг/см2
Рис. 3. Резонансные кривые, построенные по 7 серии опытов
л4^ \
/ \
У
1
4
А
/
/
I I
£0 мкс
Рис. 4. Определение механизма генерации звука пузырьками пара при кипении недогретой жидкости
Рис. 5. Влияние недогрева жидкости на вид, амплитуду и длительность звуковых импульсов (а), их частотно-амплитудные (б) и частотно-фазовые (в) спектры [ДТ ,<АТ ,<ЛТ ,<ЛТ ,<ДТ Л
~ 4 ' 1 пел I нед2 недЗ нед4 нед51
Рис. 6. Влияние скорости потока жидкости на вид, амплитуду и длительность звуковых импульсов (а), их частотно-амплитудные (б) и частотно-фазовые (в) спектры [у,<у2<у3<у4]
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1.1. Динамика изменения размера пузырька пара при кипении недогретой жидкости.
1.2. Результаты исследования звуковых явлений при кипении с недогревом методом натурного эксперимента.
1.3. Гидродинамическое звукообразование. Влияние числа степеней свободы колебаний частиц жидкости на импульс давления, генерируемый пузырьком пара.
1.4. Термодинамическое звукообразование при кипении недогретой жидкости.!.*.
1.5. Использование вычислительного эксперимента при изучении звуковых явлений при кипении
1.6. Постановка задач и обоснование методов выполненного исследования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Связь динамики изменения размера пузырька пара с генерируемым им звуковым импульсом
2.2. Шумообразование при развитом кипении недогретой жидкости
2.3. Основные результаты главы
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
3.1. Влияние процесса конденсации на образование ударной волны в период схлопывания пузырьков пара при кипении недогретой жидкости
3.2. Подтверждение термодинамического звукообразования расчетным методом.
3.3. Невозможность прямого использования опытных данных У(Ч) для определения импульса давления, генерируемого пузырьком пара при кипении.
3.4. Полуэмпирические и эмпирическая формулы зависимости радиуса пузырька пара от времени при кипении недогретой жидкости.
3.5. Влияние недогрева и скорости течения жидкости на возбуждаемые пузырьками пара при кипении импульсы давления и их частотные спектры
3.6. Основные результаты главы
Актуальность проблемы
Современная техника (атомная энергетика, лазеры большой мощности, авиа- и ракетостроение и др.) нуждается в высокоэффективных методах отвода тепла [1, 2]. С этой точки зрения особый интерес представляет пузырьковое кипение недогретой жидкости, позволяющее получить огромные плотности теплового потока при небольших температурных напорах [3, 4]. Несмотря на довольно значительное количество работ в этой области [5-7 и др.], процесс локального кипения до сих пор не получил строго аналитического описания.
Обнаруженная рядом исследователей связь между тепловыми параметрами и характеристиками шума при кипении может являться основой пассивной акустической диагностики теплообмена в кипящей жидкости [8]. Надежный акустический метод позволяет постоянно контролировать ход процесса, не допуская возникновения и развития кризиса теплоотдачи при кипении, и предотвратить аварийную ситуацию. Кроме того, изучение звуковых явлений при кипении недогретой жидкости представляет значительный интерес в теоретическом плане. Это объясняется прежде всего тем, что физика процесса не изучена в достаточной степени.
До сих пор не существует общепризнанной точки зрения на механизм генерации звука пузырьками пара при кипении. Работами [9-12] положено начало исследования термодинамического звукообразования, которое требует дальнейшего рассмотрения. В связи с этим достаточный интерес приобретают вопросы о динамике роста и схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости, которая определяет генерируемое пузырьком переменное давление. Также не менее важной является и проблема исследования влияния различных условий (недогрева жидкости до температуры насыщения, скорости ее течения) на звуковые импульсы, возбуждаемые пузырьками пара, и их спектральные характеристики. Решению этих актуальных в теоретическом и практическом отношениях задач посвящена данная работа.
Цель работы
Цели диссертации: 1) изучение динамики роста и схлопыва-ния пузырька пара при кипении недогретой жидкости, которая определяет генерируемое пузырьком переменное давление; 2) выяснение механизма звукообразования в периоды роста и схлопыва-ния пузырька пара с представлением физической модели процесса; 3) исследование влияния недогрева и скорости течения жидкости при поверхностном кипении на временные и частотные характеристики возбуждаемых пузырьками звуковых импульсов.
Методы исследования
Использованы экспериментальный, теоретический и вычислительный методы.
Научная новизна работы
1. Впервые с использованием усредненных данных специально проведенных комбинированных опытов и нового расчетного метода обратной задачи показано, что при кипении недогретой жидкости в период роста пузырька работает только рэлеевский гидродинамический механизм звукообразования, а при схлопыва-нии пузырька вместе с ним действует еще и термодинамический механизм.
2. Впервые теоретически показано и экспериментально подтверждено определяющее влияние процесса конденсации на образование ударной волны в период схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости.
3. Новыми прямыми экспериментами показано, что при варьировании условий кипения (плотности теплового потока, статического давления и др.) интегральный уровень шума может значительно повышаться в результате возникновения резонанса, когда частота одного из максимумов (обычно главного) в энергетическом спектре шума совпадает с одной из собственных частот системы, в которой происходит кипение.
4. Впервые с использованием данных комбинированных опытов определены законы статистических распределений как микрохарактеристик (максимального размера, времен роста и «жизни») пузырьков пара, так и параметров (перепада давления, амплитуды) возбуждаемых пузырьками звуковых импульсов.
Практическая значимость
1. Показано, что прямое использование экспериментальных данных изменения объема пузырька пара с целью расчета генерируемого им переменного давления приводит к ошибочным результатам, и что такой расчет может быть успешно проведен с применением формулы, аппроксимирующей эти данные с малым средним квадратичным отклонением.
2. Разработана специальная методика расчета гидродинамически и гидротермодинамически генерируемого пузырьком пара звукового импульса и его частотных спектров по экспериментальным данным изменения объема пузырька со временем.
3. Получены две новые полуэмпирические и одна эмпирическая формулы зависимости радиуса равного по объему сферического пузырька пара от времени, которые с малым средним квадратичным отклонением аппроксимируют известные экспериментальные данные.
4. Рассчитано влияние недогрева жидкости до температуры насыщения и скорости ее течения на генерируемые пузырьками пара звуковые импульсы и спектральные характеристики этих импульсов.
Достоверность выполненного исследования
Достоверность представленных в диссертации результатов обеспечивается: проведением опытов с использованием надежных, достаточно апробированных комбинированных и других экспериментальных методик; соответствующей существующим требованиям обработкой (включая статистическую) опытных данных; применением в теоретических исследованиях фундаментальных физических закономерностей; использованием при выполнении расчетов известных методов (наименьших квадратов, нелинейной регрессии и др.). Достоверность обобщающих выводов работы подтверждается соответствием ее теоретических, экспериментальных и расчетных результатов.
Автор выносит на защиту
Защищаются все полученные результаты, представленные выше в «Научной новизне» и «Практической значимости».
Результаты автора, представленные в опубликованных работах
Лично автору принадлежит следующее.
Показано, что полученные при кипении недогретой жидкости опытные данные изменения объема пузырька пара со временем не могут быть ни прямо, ни при сглаживании экспериментальной кривой кубической сплайн - функцией использованы с целью расчета гидродинамически генерируемого пузырьком звукового импульса [I].
На основе уравнения Рэлея и уравнения динамики изменения радиуса пузырька Даферти - Рубина выведена формула - алгоритм для расчета генерируемого пузырьком пара звукового импульса [II].
Предложена новая формула, аппроксимирующая динамику изменения радиуса пузырька пара при кипении недогретой жидкости, с использованием экспоненциальных зависимостей в периоды роста и схлопывания пузырька. Выведены соответствующие алгоритмы как для расчета создаваемого пузырьком переменного давления, так и аналитически строгого расчета частотно - амплитудного и частотно - фазового спектра этого давления [III].
С применением метода математического моделирования с вычислительным экспериментом исследовано влияние степени недог-рева жидкости до температуры насыщения на временные и амплитудные характеристики звуковых импульсов, генерируемых при кипении пузырьками пара [IV].
Предложено использовать метод экспоненциального приближения с целью получения формулы, аппроксимирующей зависимость радиуса пузырька пара от времени при кипении недогретой жидкости [V].
С использованием математического пакета MathCAD 7 Professional доказана целесообразность применения модифицированной формулы Зубера - Тонга (с переменным показателем степени и с введенной поправкой для учета систематической абсолютной погрешности в определении времени) с целью аппроксимации экспериментальных данных динамики изменения размера пузырька пара при кипении недогретой жидкости [VI].
С использованием данных прямого эксперимента на количественном уровне показано, что при кипении недогретой жидкости в период роста пузырька пара действует рэлеевский гидродинамический механизм возбуждения звука, а также что генерируемое при схлопывании пузырька переменное давление действием только этого механизма объяснить нельзя [VII].
По полученным осциллограммам измерены микрохарактеристики пузырьков пара и параметры возбуждаемых ими импульсов давления. Проведен полный статистический анализ этих экспериментальных данных [VIII].
Проведены эксперименты с целью исследования влияния статического давления, плотности теплового потока, рода тока (постоянный, переменный) и геометрических размеров проволочного нагревателя на действующее давление шума развитого кипения недогретой жидкости [IX].
Представлено количественное подтверждение вывода об определяющем влиянии процесса конденсации пара на образование ударной волны в период схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости с помощью статистически обработанных опытных данных [X].
Совместно с автором получены следующие результаты.
Показано, что при кипении недогретой жидкости расчет гидродинамически генерируемого пузырьком звукового импульса может быть выполнен в результате подбора эмпирической формулы, которая с высокой степенью приближения аппроксимирует опытные данные изменения объема пузырька пара со временем [I].
Модифицировано уравнение Зубера - Тонга, в результате чего это уравнение стало возможным использовать при практически любых соотношениях времен роста и схлопывания пузырька. На основе уравнения Рэлея и модифицированного уравнения Зубера -Тонга получена формула - алгоритм для расчета возбуждаемого пузырьком импульса давления [II].
На основе уравнения Рэлея, уравнения Даферти - Рубина и модифицированного уравнения Зубера - Тонга получены формулы - алгоритмы для расчета генерируемых пузырьками звуковых импульсов. Для повышения точности этих расчетов разработана специальная методика введения поправки с целью учета систематической абсолютной погрешности в определении моментов времени, соответствующих измеренным размерам пузырька [IV].
Предложена и полностью разработана специальная методика использования математического моделирования и вычислительного эксперимента при расчете возбуждаемого пузырьком пара при кипении импульса давления и частотных спектров импульса по опытным данным зависимости объема пузырька от времени [V].
Разработана методика использования современных высокоэффективных информационных технологий с целью проверки точности формул динамики изменения размера пузырьков в кипящей жидкости [VI].
11
Разработана методика использования нового звукометрического метода с целью выяснения механизма генерации звука пузырьками пара при кипении [VII].
Проведены три серии прямых комбинированных опытов, в ходе которых одновременно в абсолютных масштабах регистрировались осциллограммы изменения радиуса сферических пузырьков пара и генерируемых ими звуковых импульсов. Выполнен обобщенный анализ полученных результатов, который привел к количественному подтверждению выводов о том, что в период роста пузырька пара действует только гидродинамический, а в период деградации - гидродинамический и термодинамический механизмы звукообразования [VIII].
Показано, что значительное повышение действующего давления шума кипения может быть обусловлено специфическим резонансом, когда частота одного из максимумов в энергетическом спектре шума совпадает с одной из собственных частот системы, в которой происходит кипение [IX].
Впервые теоретически доказано определяющее влияние процесса конденсации пара на образование ударной волны в период схлопывание пузырька пара при кипении недогретой жидкости [X].
Основные выводы:
1. При кипении недогретой жидкости в период роста пузырька работает только рэлеевский гидродинамический механизм звукообразования, а при схлопывании пузырька одновременно действует и термодинамический механизм.
2. В период схлопывания пузырька пара при кипении недогретой жидкости определяющее влияние на образование ударной волны оказывает процесс конденсации.
3. При варьировании условий кипения недогретой жидкости (плотности теплового потока, статического давления и др.) интегральный уровень порождаемого пузырьками пара шума может значительно повышаться в результате возникновения резонанса, когда частота одного из максимумов (обычно главного) в энергетическом спектре шума совпадает с одной из собственных частот системы, в которой происходит кипение.
4. Расчет переменного давления, генерируемого пузырьком пара, и его частотных спектров может быть успешно проведен с применением формулы, аппроксимирующей зависимость радиуса пузырька от времени с малым средним квадратичным отклонени
138 ем, по специальным программам на ЭВМ или с помощью формул -алгоритмов.
5. Исследованное расчетным методом влияние недогрева жидкости до температуры насыщения и скорости ее течения на генерируемые пузырьками пара звуковые импульсы и их спектральные характеристики подтверждает полученные ранее экспериментальные данные.
139
СПИСОК работ, опубликованных автором
I. Дорофеев Б. М., Волкова В. И. К вопросу о решении задач гидродинамического звукообразования при кипении недогретой жидкости методом вычислительного эксперимента // Вестник Ставропольского государственного университета. - 1996. - № 7. -С. 85 - 88 (статья).
П.Дорофеев Б. М., Волкова В. И. Формулы - алгоритмы расчета звуковых импульсов, генерируемых пузырьками пара при кипении недогретой жидкости // Материалы XLII научно - методической конференции «Университетская наука - региону». - Ставрополь: Изд-во СГУ. - 1997. - С. 62 - 64 (сообщение).
III. Дорофеев Б. М., Волкова В. И. Формулы - алгоритмы расчета спектральных характеристик звуковых импульсов, генерируемых пузырьками пара при кипении недогретой жидкости // Там же. - С. 64 - 66 (сообщение).
IVa. Дорофеев Б. М., Волкова В. И. Влияние недогрева жидкости на звуковые импульсы, генерируемые пузырьками пара при кипении // Акустика на пороге XXI века: Сборник трудов VI сессии Российского акустического общества (М.: 14 - 16 октября 1997 г.). - М.: Изд-во Московского государственного горного ун-та. -1997. - С. 313 - 316 (статья).
IV6. Dorofeev В. М., Volkova V. I. Influence of a Liquid Sub-cooling the Sound Pulses, Generated by Vapor Bubbles During Boiling //Acoustics at the Theshold of the XXI st Century: Proceedings VI Session of the Russian Acoustical Society (Moscow, October 14 - 16, 1997). - Moscow: Edition of Moscow State University of Mines. -1997. - P. 276 - 279 (статья на англ. яз.).
V. Дорофеев Б. М., Поддубная Н. А., Волкова В. И. Особенности применения метода математического моделирования и вычислительного эксперимента при исследовании импульсов давления, генерируемых пузырьками пара при кипении // Вестник Ставропольского государственного университета. - 1997. - № 11. - С. 76 - 79 (статья).
VI. Дорофеев Б. М., Поддубная Н. А., Волкова В. И. Использование новых информационных технологий в расчетном обосновании формул изменения размера пузырька пара при кипении // Информационные технологии в обучении, управлении и научных исследованиях: Материалы XLIII научно-методической конференции «Университетская наука - региону». - Ставрополь: Изд-во СГУ. - 1998. - С. 5 - 10 (сообщение).
VII. Дорофеев Б. М., Звягинцев А. Г., Поддубная Н. А., Волкова В. И. Гидродинамический механизм генерации звука пара при кипении // Проблемы физико-математических наук: Материалы XLIII научно-методической конференции преподавателей и студентов «Университетская наука - региону». - Ставрополь: Изд-во СГУ. - 1998. - С. 33 - 36 (сообщение).
VIII. Дорофеев Б. М., Волкова В. И. О механизме звукообразования при кипении недогретой жидкости // Вестник Ставропольского государственного университета. - 1999. - № 18. - С. 114 - 121 (статья).
IX. Дорофеев Б. М., Волкова В. И. Шумообразование при развитом кипении недогретой жидкости // Проблемы физико-математических наук: Материалы XLIV научно-методической конференции преподавателей и студентов «Университетская наука -региону». - Ставрополь: Изд-во СГУ. - 1999. - С. 81 - 83 (сообщение).
141
X. Дорофеев Б. М., Волкова В. И. Влияние процесса конденсации на образование ударной волны в период схлопывания пузырьков пара при кипении недогретой жидкости // Теплофизика высоких температур (Статья принята к опубликованию).
142
1. Петухов Б. С., Гении Л. Г., Ковалев С. А. Теплообмен в ядерных энергетических установках: Учебное пособие. М.: Энер-гоатомиздат, 1986. - 470 с.
2. Стырикович М. А. Предисловие // Теплообмен, 1974: Со-висследования / Отв. ред. М. А. Стырикович. М.: Наука, 1975. -С. 3 - 4.
3. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977. - 343 с.
4. Толубинский В. И. Теплообмен при кипении. Киев: Нау-кова думка, 1980. - 316 с.
5. Присняков В. Ф. Теория физики кипения жидкостей (часть I): Учебное пособие. Днепропетровск: Днепропетр. гос. ун-т, 1977.- 114 с.
6. Присняков В. Ф. Кипение. Киев: Наукова думка, 1988. -240 с.
7. Несис Е.И. Кипение жидкостей. М.: Наука, 1973. - 280 с.
8. Мельников В. П., Усынин Г. Б. Акустические методы диагностики двухфазных теплоносителей ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 160 с.
9. Дорофеев Б. М. Термическое звукообразование при кипении недогретых жидкостей // Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации: Тез. докл. Рига: Риж. политехи. ин-т, 1988. - С. 75 - 76.
10. Дорофеев Б. М. Псевдокавитация при кипении недогретой жидкости // Метастабильные фазовые состояния теплофизические свойства и кинетика релаксации: Тез. докл. - Свердловск: УрО АН СССР, 1989. - С. 156 - 157.
11. Дорофеев Б. М. Псевдокавитация при кипении недогретой газированной жидкости // Теплофизика высоких температур, 1991.- Т. 29. № 3. - С. 564 - 569.
12. Трещев Г.Г. Экспериментальное исследование механизма теплообмена при поверхностном кипении: Дис. канд. техн. наук.- М., 1956. 176 с.
13. Сологуб И.С. Исследование пузырькового кипения сильно недогретой жидкости: Дис. канд. физ.-мат. наук. Ставрополь, 1988. - 163 с.
14. Буевич Ю. А., Уэббон Б. У. Эволюция паровых пузырьков при кипении // Теплофизика высоких температур. 1996. - Т. 34. -№ 4. - С. 573 - 582.
15. Куличненко В. Р. Условия неравновесного состояния пузырька в жидкости. Киев: Укр. гос. ун-т пищ. технол., 1996. - 122 с. Деп. в ГНТБ Украины 12. 06. 96, № 1380 - Ук 96.
16. Schmidt F., Robinson J., Skapura R. Experimental Study oftli
17. Noise Generation in a Nucleate Boiling Sistem // Proc. 4 Int. Heat Transfer Conference, 1970. V. 5. - В 1.8.
18. Костанчук Д. M. Исследование внутренних характеристик и интенсивности теплообмена при кипении воды с недогревом: Дис. канд. техн. наук. Киев, 1971. - 165 с.
19. Трещов Г. Г. Экспериментальное исследование механизма теплообмена при поверхностном кипении воды // Теплоэнергетика.- 1957. № 5. - С. 44 - 48.
20. An Experimental Determination of Isolated Bubble Acoustic in a Nucleate Boiling System / G. E. Robinson, F. W. Schmidt, H. R. Block, G. Green // Proc. 5th Int. Heat Transfer Conference. 1974. - V. 4.- В 2.9.
21. Ellion M.E., A Study of the Mechanism of Boiling Heat Transfer, Jet Prop. Lab. Memo 20 88, CIT, 1954.
22. Rayleigh (Strutt J.W.). On the Pressure Developed in a Liquid during the Collapse of a Spherical Cavity // Phil. Mag. 1917. V. 34. - p. 94 - 98.
23. Тонг JI. Теплоотдача при кипении и двухфазное течение: пер. с англ. / Под ред. И.Т. Аладьева. М.: Мир, 1969. - 344 с.
24. Даферти Д., Рубин Г. Рост и разрушение пузырей на поверхности кипения //Вопросы физики кипения: пер. с англ. / Под ред. И.Т. Аладьева. М.: Мир, 1964. - С. 410 - 420.
25. Плезет М.С., Цвик С.А. Рост паровых пузырей в перегретых жидкостях // Там же. С. 189 - 211.
26. Форстер Г., Зубр Н. Рост парового пузыря в перегретой жидкости // Там же. С. 212 - 225.
27. Dergarbedian P. The rate of vapor bubbles in superheated water // J. Appled Mech., 1953. V. 20. - p. 537.
28. Дорофеев Б.М. Термоакустические колебания и автоколебания при кипении.- Ставрополь: Ставр. гос. пед. ин-т, 1991.- 259 с. Деп. в ВИНИТИ 23.06.92, № 2042 В 92.
29. Ламб Г. Гидродинамика. М. - Л., Гостехиздат, 1947. -928 с.
30. Bankoff S. G., Mikesell R. D. Bubble Growth Rates in Highly Subcooled Nucleate Boiling, Chem. Eng. Progr., Symp. Ser., 55, №29, 79 86 (1959).
31. Gunther F.C. Photographic Study of Surface Boiling Heat Transfer to Water with Forced Convection // Trans. ASME. 1951. -V. 73. - № 2. - P. 115 - 123.
32. Bosnjakovic F. Verdampfung und Flussigkeitsuberhitzuhg // Techn. und Termodin. 1930. - 1, № 10. - S. 358 - 362.
33. Fritz W., Ende W. The vaporization process according to the cinematographic pictures of vapour bubbles // Ibid. 1936. - V. 37. -S. 391 - 407.
34. Dergarabedian P. Observations on Bubble Growth in Various Superheated Liquids // J. Fluid Mech. 1960. - V. 9. - P. 39 - 48.
35. Zuber N. Stability of Boiling Heat Transfer // Trans.ASME: Journ. Heat Transfer. 1958. - V. 80. - № 4. - P. 711 - 720.
36. Plesset M.S., Zwick S.A. A nonsteady heat diffusion with spherical symmetry // J. Appl. Phys. 1952. - V. 23. - P. 95 - 117.
37. Meister G. Vapour bubble growth and recondensation in sub-cooled boiling flow // Nuclear Engineering and Design. 1979. - P. 97- 114.
38. Трещев Г. Г. Экспериментальное исследование механизма процесса поверхностного кипения // Теплообмен при высоких тепловых нагрузках и других специальных условиях. / Под ред. А. А. Арманда. М.: Госэнергоиздат, 1959. - С. 51 - 68.
39. Дорофеев Б. М. Временные и спектральные характеристики звуковых импульсов, генерируемых при кипении недогретой жидкости // Теплофизика высоких температур. 1979. Т. 17. - № 5.- С. 1024 1029.
40. Дорофеев Б. М., Несис Е. И. Излучение звука паровыми пузырьками при кипении в различных условиях // Исследование по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1974. - № 2. - С. 103 - 110.
41. Дорофеев Б. М., Сологуб И. С. Использование проволоки нагревателя для регистрации тепловых флуктуаций поверхности кипения // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Не-сис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1974. - № 2. - С. 67 - 75.
42. Дорофеев Б. М. Звуковые явления при кипении / Отв. ред. В. В. Чеканов. Ростов на Дону: Сев.-Кав. научн. центр высш. школы: Рост. гос. ун-т, 1985. - 88 с.
43. Дорофеев Б. М. Звуковые явления при кипении (обзор) // Теплофизика высоких температур. 1985. - Т. 23. - № 3. - С. 586 -598.
44. Дорофеев Б. М. Спектральные характеристика звуковых импульсов, генерируемых пузырьками пара при кипении недогре-тых жидкостей // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т., 1979. - № 5. - С. 12 - 20.
45. Зажигаев Л. С., Кишьян А. А., Романиков Ю. И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М.: Атомиздат, 1978. - 232 с.
46. Дорофеев Б. М. Решение задач акустики кипения методом вычислительного эксперимента //Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах: Тез. докл. восьмой всесоюзн. конф. -Л.: АН СССР, 1990. Т. 1. С. 272 - 274.
47. Дорофеев Б. М., Поддубная Н. А. Исследование динамики роста пузырька пара при насыщенном кипении методом экспоненциального приближения // Вестник Ставропольского государственного университета. 1997. - № 11. - С. 101 - 104.
48. Дорофеев Б. М., Поддубная Н. А. Решение некоторых задач определения скорости роста пузырька пара при насыщенном кипении // Вестник Ставропольского государственного университета. 1997. -№ 1 1 .- С. 1 12 - 1 1 8.
49. Дорофеев Б. М., Поддубная Н. А. Временная и частотная характеристики звукового импульса, генерируемого пузырьком пара при насыщенном кипении // Теплофизика высоких температур, 1996. Т. 34. - № 6. - С. 914 - 918.
50. Сологуб И. С. Микрохарактеристики пузырьков пара при кипении сильно недогретой жидкости. Ставрополь: Ставр. гос. пед. ин-т, 1991. - 15 с. Деп. в ВИНИТИ 19.12.91, № 4707 - В 91.
51. Толубинский В. И., Костанчук Д. М., Островский Ю. Н. Влияние давления и недогрева на кривые распределения внутренних характеристик процесса кипения // Вопросы технической теплофизики. Киев: Наукова думка, 1974. - № 4. - С. 3 - 6.
52. Кичигин А. М., Повстень С. Г., Тылтин А. А. Акустический контроль процесса охлаждения при закалке // Промышленная теплотехника, 1996. Т. 18. - № 2. - С. 73 - 77.
53. Чеканов В. В. Возникновение звука при кипении; его влияние на процесс кипения: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. М., 1966. - 11 с.
54. Чеканов В. В. Установка для исследования движения межфазной границы при кипении жидкости // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1975. - № 3. - С. 72 - 77.
55. Лыков Е. В., Чеканов В. В. Возникновение шума в кипящей жидкости // Применение ультраакустики к исследованию вещества. М.: МОПИ им. Н. К. Крупской, 1964. - № 20. - С. 107 -110.
56. Лыков Е. В., Моторыкин А. Л. Акустическое давление ка-витационного шума нескольких источников // Прикладная акустика. Таганрог: Таган, радиотехн. ин-т, 1974. - № 6. - С. 163 - 168.
57. Голубничий П. И., Кудленко В. Г. Исследование высокочастотной компоненты акустического излучения паровых микропузырьков, генерируемых при кипении недогретых жидкостей // Теплофизика высоких температур, 1981. Т. 19. - № 4. - С. 802 -807.
58. Горбаченко В. А., Четвериков Е. И. К вопросу о методике исследования звуковых импульсов, излучаемых пузырьками пара // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Став, гос. пед. ин-т, 1972. - № 1. - С. 33 - 37.
59. Дорофеев Б. М. Экспериментальное исследование динамики шумообразования при недогретом кипении. Дис. канд. физ.-мат. наук. Ставрополь, 1968. - 181 с.
60. Osborne М. F. М. The Acoustical Concomitants of Cavitation and Boiling, Produced by a Hot Wire. Part 2 // JASA, 1947. V. 19. -№ i. - p. 21 - 29.
61. Walton A. Sonic Methods for P. F. R. Channel Blockade Detection // Report 665®. - U. R. Atomic Energy Authority: The Reactor group, 1963.
62. Исследование акустических и мощностных шумов физического реактора с экспериментальным кипящим каналом / А. И. Могильнер, В. Г. Балин, С. С. Влоков и др. // Препринт ФЭИ-355. -Обнинск, 1972.
63. Лишка И. Обнаружение кипения воды при помощи метода акустической эмиссии // СЭВ: в докл. семинара ТФ-74. М., 1974. - С. 359 - 368.
64. Кафенгауз Н. Л. О связи кризиса теплообмена с высокочастотными автоколебаниями давления // Инженерно-физический журнал, 1969. Т. 17. - № 4. - С. 725 - 729.
65. Кафенгауз Н. Л., Федоров М. И. Исследование высокочастотных колебаний давления, возникающих при теплоотдаче к воде // Теплоэнергетика, 1968. № 1. - С. 47 - 49.
66. Несис Е. И. О причинах шума, возникающего при кипячении чистых жидкостей и смесей // Инженерно-физический журнал, 1964. Т. 7. - № 9. - С. 113 - 117.
67. Несис Е. И. Физика кипения жидкостей и фазовых переходов второго рода в твердых телах. Дис. докт. физ.-мат. наук. -Ставрополь, 1965. - 278 с.
68. Несис Е. И. Исследование механизма кипения // Тепло- и массоперенос при фазовых превращениях. Минск: Ин-т тепло- и массообмена АН БССР, 1974. - Ч. 1. - С. 78 - 90.
69. Дорофеев Б. М. Звуковые явления при кипении. Дис. докт. физ.-мат. наук. - Ставрополь, 1994. - 305 с.
70. Несис Е. И. Кипение жидкостей // Успехи физических наук, 1965. Т. 87. - № 4. - С. 615 - 658.
71. Несис Е. И., Озерецковский Г. А. О пульсациях пузырьков пара и газа в жидкостях // Уч. зап. Кабардино-Балкарского гос. унта. Нальчик, 1963. - № 19. - С. 51 - 54.
72. Несис Е. И., Озерецковский Г. А. Объемные пульсации пузырьков пара в жидкости // Известия вузов: Физика, 1965. № 1. С. 39-41.
73. Повстень С. Г. Исследование кризиса теплоотдачи при кипении в большом объеме акустическим методом: Автореф. дис. канд. техн. наук. Киев, 1973. - 29 с.
74. Федоткин И. М., Гукалов А. В., Романовский С. В. Возникновение акустических колебаний при росте и отрыве пузырей // Инженерно-физический журнал, 1983. Т. 45. - № 1. - С. 86 - 92.
75. Федоткин И. М., Гукалов А. В., Романовский С. В. О моделировании процессов барботажа и кипения // Известия вузов: Энергетика, 1989. № И. - С. 58 - 63.
76. Nishikawa К., Kusuda Н., Yamasaki К. Growth and Collapse of Bubbles in Nucleate Boiling // Bull. JSME, 1965. V. 8. - №30. - P. 205 - 210.
77. Акуличев В. А. Ультразвуковые волны в жидкостях с паровыми пузырьками // Акустический журнал, 1975. Т. 21. - № 3. -С.351 - 359.
78. Авксентюк Б. П., Малых Н. В. Некоторые вопросы кипения жидкостей // Тепломассообмен VI. Материалы VI всесоюзн. конф. по тепломассообмену. - Минск: Ин-т тепло- и массообмена АН БССР, 1980. - Т. 4. - Ч. 1. - С. 109 - 114.
79. Орнатский А. П., Шараевский И. Г. Термоакустические процессы при кипении воды в кольцевом канале в условиях вынужденного движения // Теплофизика и теплотехника. Киев: Науко-ва думка, 1976. - № 31. - С. 36 - 41.
80. Орнатский А. П., Шараевский И. Г. Акустическая диагностика начала кипения воды в кольцевом канале // Промышленная теплотехника. Киев: Наукова думка, 1983. - Т. 5. - № 6. - С. 21 -26.
81. Чеканов В. В., Берро JI. Г. О связи колебаний паровой полости с излучаемым шумом при недогретом пленочном кипении // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Став, гос. пед. ин-т, 1975. - № 3. - С. 83 - 88.
82. Abdelmessih А. Н., Hooper F. С., Nangia S. Flow effects on bubble growth and collapse in surface boiling // Int. J. Heat Mass Transfer. 1972. - V. 15. - P. 115 - 125.
83. Чеканов В. В. О методике изучения динамики парового пузырька на нагревателе // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1974. - № 2. -С. 63 - 66.
84. Чеканов В. В. Взаимодействие центров при пузырьковом кипении // Теплофизика высоких температур. 1977. - Т. 15. - № 1. - С. 121 - 128.
85. Ильин И. Н., Гривцов В. П. Экспериментальное исследование доасимптотической и докритической стадии развития парового пузырька в равномерно перегретой жидкости // Кипение и конденсация. Рига: Рижский политехи, ин-т, 1979. - № 3. - С. 89 -100.
86. Сиротюк М. Г. Экспериментальное исследование акустической кавитации. Дис. докт. физ.-мат. наук. - Москва, 1970. -230 с.
87. Дорофеев Б. М., Сологуб И. С. Излучение звука паровыми пузырьками при кипении недогретой жидкости // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1975. - № 3. - С. 34 - 41.
88. Несис Е. И., Дорофеев Б. М. Акустический метод исследования кипения (обзор) // Исследования по физике кипения / отв. ред. Е. И. Несис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1972. - № 1. -С. 3 - 19.
89. Ананьева А. А. Керамические приемники звука. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 178 с.
90. Дорофеев Б. М. О методике спектральных и импульсных измерений шумов в кипящих жидкостях // Некоторые вопросы молекулярной физики и спектроскопии. Ставрополь: Став. гос. пед ин-т, 1967. - С. 9 - 25.
91. Дорофеев Б. М., Ассман В. А. Калибровка гидрофонов, применяемых при исследовании шума кипения // Исследования пофизике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1976. - № 4. - С. 52 - 60.
92. Методика проверки измерительных гидрофонов: МИ 9-74. Гос. СССР по стандартам. М.: изд-во стандартов, 1978. - 16 с.
93. Fuge R. Untersuchung des Siedegerausches beim un-terkuchlten Sieden // Preprint ZfK 136. - Rossendorf bei Dresden: Zentralinstitut für Kernforschung, 1967.
94. Hayama Sh. Self-Excited Standing Wave Generated Boiling // Bull. JSME. 1967. - V. 10. - № 37. - P. 132 - 141.
95. Fuge R. Die Eigenschwingungen des Blassen Flussigkeits - Gemisches beim unterkühlten Sieden // Preprint ZfK - 167. - Rossendorf bei Dresden: Zentralinstitut für Kernforschung, 1969.
96. Дорофеев Б. M., Ассман В. А., Сологуб И. С. Некоторые вопросы, связанные с возбуждением термоакустических автоколебаний в каналах с кипением // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Став. гос. пед. ин-т, 1979. - № 5. - С. 36 -46.
97. Несис Е. И. Основные проблемы теории теплообмена при кипении //Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах: Тез. докл. Восьмой всесоюзн. конф. JL: АН СССР, 1990. - Т. 1. - С. 233 - 234.
98. Токмаков В. И. Некоторые особенности процесса кипения на тонких проволоках: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. -Нальчик, 1968. 16 с.
99. Токмаков В. И. Звуковое давление шума кипящих бинарных смесей // Уч. зап. Кабардино-Балкарского гос. ун-та. Нальчик, 1964.-№ 22. - С. 273 - 274.
100. Ponter А. В., Haigh С. P. Sound Emission and Heat Transfer in Low Pressure Pool Boiling // Int. J. Heat Mass Transfer. 1969. V. 12. - № 4. - P. 413 - 428.
101. Дорофеев Б. M., Берро JI. Г., Ассман В. А. К вопросу о звукообразовании при пленочном кипении // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1972. - № 1. - С. 24 - 32.
102. О связи тепловых и акустических характеристик процесса кипения / Б. М. Дорофеев, В. А. Горбаченко, Е. И. Четвериков, И. С. Сологуб // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1972. - № 1. - С. 38 - 43.
103. Ассман В. А., Дорофеев Б. М. Экспериментальное исследование термоакустических автоколебаний при кипении // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Став-рполь: Став. гос. пед. ин-т, 1976. - № 4. - С. 36 - 46.
104. Haigh С. P., Ponter А. В. Sound Emission from Boiling on a Submerged Wire // The Canadian Journal of Chemical Engineering. -1971. V. 49. № 3. - P. 309 - 313.
105. Osborne M. F. M., Holland F. H. The Acoustical Concomitants of Cavitation and Boiling. Produced by a Hot Wire. Part 1 // JASA, 1947. V. 19. - P. 13 - 20.
106. Аоки Т., Велти Дж. Р. Частотный спектр звука, генерируемого при кипении // Теплопередача: Серия С (труды американского общества инженеров-механиков). 1970. - Т. 92. - № 3. - С. 236 - 237.
107. ПЗ.Кичигин А. М., Повстень С. Г. Исследование акустических явлений при смене режимов кипения в большом объеме // Теплофизика и теплотехника. Киев: Наукова думка, 1971. - № 19. -С. 92 - 96.
108. Кичигин А. М., Повстень С. Г. Исследование процесса кипения бутилового спирта акустичеким методом // Теплофизика и теплотехника. Киев: Наукова думка, 1977. - № 32. - С. 96 - 99.
109. Лыков Е. В. Исследование теплоакустических эффектов в кипящих двойных системах: Дис. канд. физ.-мат. наук. Минск, 1965.- 167 с.
110. Lykov Е. V. Thermoacoustic Effects in Surface Boiling Liquids // Int. J. Heat Mass Transfer. 1972. - V. 15. - № 9. - P. 1603 - 1614.
111. Толубинский В. И., Кичигин А. М., Повстень С. Г. Исследование процесса кипения теплоносителя в кольцевом канале акустическим методом // Кипение и конденсация. Рига: Рижский политехи, ин-т, 1985. - С. 40 - 47.
112. Некоторые особенности акустических сигналов при локальном кипении натрия в быстром реакторе / К. А. Александров, В. В. Кебадзе, Ю. П. Гребенкин, В. В. Голованов // Препринт НИИАР 13(372). - Дмитровград, 1979.
113. Me Leod I. D. Same Measurements of the Acoustic Spectrum Produced by Subcooled Nucleate Boiling // Report 1205®. - U. K. Atomic Energy Authority: The Reactor group, 1966.
114. О некоторых возможностях исследования механизма кипения акустическим методом / А. М. Кичигин, С. Г. Повстень, Ю. Н. Островский, А. А. Кривешко // Теплофизика и теплотехника. -Киев: Наукова думка, 1969. № 15. - С. 60 - 64.
115. Кульгина JI. М. Влияние вибрации нагревателя на некоторые физические параметры кипения жидкости // Исследования по физике кипения / Отв. ред. Е. И. Несис. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1976. - № 4. - С. 47 - 51.
116. Кичигин А. М., Повстень С. Г. Акустическое исследование критической плотности теплового потока при кипении воды в большом объеме // Теплофизика и теплотехника. Киев: Наукова думка, 1973.-№ 24. - С. 60 - 63.
117. Кичигин А. М., Повстень С. Г. Влияние давления и не-догрева на характер шума при кипении жидкости в большом объеме // Теплофизика и теплотехника. Киев: Наукова думка, 1972. -№ 21.- С. 92 - 95.
118. Зродников В. В., Смирнов Г. Ф. Резонансные термоакустические явления при кипении недогретой жидкости в каналах // Тепломассообмен ММФ 92. - Минск, 1992. - Т. 4, ч. 2. - С. 36 -39.
119. Дорофеев Б. М., Несис Е. И. Исследование механизма шумообразования при недогретом кипении жидкостей // В докл. VI всесоюзн. акуст. конф. секция Н. М.: Акуст. ин-т, 1968. - 4 с.
120. Physicos С., Marinsek Z., Tomsic М. Meritve in analiza zvoka pri vrenju // Termotechnika (SFRJ), 1979. T. 5. - № 2. - S. 28 - 41.
121. Кульгина JI. M. Влияние внешних воздействий на теплообмен и кинетику кипения: Автореф. дис. канд. техн. наук. -Ставрополь, 1981. 22 с.
122. Исакович М. А. Общая акустика: Учебное пособие. М.: Наука, 1973. - 496 с.
123. Скучик Е. Основы акустики: пер. с англ. / Под ред. Л. М. Лямшева. М.: Мир, 1976. - Т. 1. - 520 е.: - Т. 2. - 542 с.
124. Несис Е. И., Несис С. Е. Термомеханические и термоакустические автоколебания (обзор) // Инженерно-физический журнал. 1988. - Т. 55. - № 4. - С. 673 - 691.
125. Несис Е. И. Акустический шум при кипении в каналах и большом объеме // Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах: Тез. докл. VII всесоюзн. конф. Л.: АН СССР, 1985. -Т. II. - С. 269 - 271.
126. Несис Е. И. Рост паровых пузырьков и акустический шум вскипающей жидкости // Теплофизика метастабильных жидкостей в связи с явлениями кипения и кристаллизации: Тез. докл. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1985. - С. 116 - 117.
127. Несис Е. И. Рост паровых пузырьков и акустический шум вскипающей жидкости // Теплофизика метастабильных жидкостей в связи с явлениями кипения и кристаллизации: Сб. научн. тр. -Свердловск: УНЦ АН СССР, 1987. С. 26 - 30.
128. Несис Е. И. Акустический шум при кипении жидкости // Двухфазные потоки. Теплообмен и нестационарные процессы в элементах энергооборудования. JL: Наука: Ленингр. отд-ние, 1988. - С. 68 - 74.
129. Несис Е. И. Термоакустические явления при кипении жидкостей // Кипение и конденсация. Рига: Рижский политехи, ин-т, 1988. - С. 5 - 14.
130. Несис Е. И. Особенности звукового шума при кипении жидкости в трубе // Метастабильные фазовые состояния теплофи-зические свойства и кинетика релаксации: Тез. докл. - Свердловск: УРО АН СССР, 1989. - С. 160 - 161.
131. Несис С. Е., Звягинцев А. Г. Температурные и акустические колебания при недогретом кипении жидкости // Вестник Ставропольского государственного университета. 1997. № 11.- С. 105 - 111.
132. Bessho Y., Nishihara H. Boiling Acoustic Emission and Bubble Dynamics in Nucleate Boiling // Journ. Of Nuclear Science Technology (Japan). 1976. - V. 13. - № 9. - P. 520 - 522.
133. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. M. Механика сплошных сред. -М.: Гос. изд. техн. теор. лит., 1954. 795 с.
134. Наугольных К. А. Нелинейные акустикогидродинамиче-ские явления: Дис. докт. физ. мат. наук. - М., 1971. - 349 с.
135. Справочник по технической акустике: пер. с нем. / Под ред. М. Хекла и X. А. Мюллера. Л.: Судостроение, 1980. - 440 с.
136. Дорофеев Б. М. Вопросы акустики кипения // Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах: Тез. докл. VII всесоюзн. конф. Л.: АН СССР, 1985. - T. II. - С. 272 - 274.
137. Дорофеев Б. М. О механизме возбуждения периодических звуковых колебаний при пленочном кипении недогретыхжидкостей 11 Инженерно физический журнал. - 1977. - Т. 32. - № 1. - С. 136 - 137.
138. Дорофеев Б. М. Релаксационное возбуждение звука при пленочном кипении // Докл. XI Всесоюзн. Акустической конф.: Секция 3: Гидродинамическая акустика. М.: АН СССР: Акустический ин-т, 1991. - С. 29 - 32.
139. Дорофеев Б. М., Поддубная Н. А. Влияние физических констант жидкости и пара на генерируемые пузырьками пара при насыщенном кипении звуковые импульсы // Вестник Ставропольского государственного университета. 1996. - № 7. - С. 79 - 81.
140. Дорофеев Б. М., Войтюк В. В. О связи параметров звукового импульса, генерируемого пузырьком пара при кипении недог-ретой жидкости, и частотных спектров импульса с микрохарактеристиками пузырька // Там же. С. 91 - 92.
141. Поддубная Н. А. Гидродинамическое звукообразование при насыщенном кипении: Дис. канд. физ.-мат. наук. Ставрополь, 1998. - 165 с.
142. Дорофеев Б. М., Сологуб И. С., Чекалова О. С. Звуковые импульсы и температурные колебания, порожденные отдельными пузырьками пара при кипении недогретой жидкости. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1989. - 11 с. Деп. в ВИНИТИ 02. 08. 89. № 5126 - В29.
143. Дорофеев Б. М. Звуковые явления при кипении: Авто-реф. дис. . докт. физ.-мат. наук. Нальчик: Каб.-Балк. гос. ун-т, 1994. - 53 с.
144. Харкевич A.A. Спектры и анализ. М., 1953. 215 с.
145. Дорофеев Б. М. Использование сосуда сферической формы для спектральных измерений шумов кипящих жидкостей //Некоторые вопросы молекулярной физики и спектроскопии. -Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1967. С. 26 - 33.
146. Несис Е.И., Дорофеев Б.М. О высокочастотных колебаниях давления в трубе с поверхностно кипящим потоком //Теплофизика высоких температур, 1976. Т. 14. - № 1. - С. 132 -138.
147. Несис Е. И. Взаимосвязь между тепловыми и акустическими характеристиками пузырькового кипения. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1974. - № 2. - С. 26 - 35.
148. Дорофеев Б. М. Экспериментальное исследование влияния стоячих волн давления на теплообмен при кипении в каналах. Ставрополь: Став. гос. пед. ин-т, 1975. - № 3. - С. 46 - 58.
149. Лабунцов Д. А. Анализ процессов испарения и конденсации // Теплофизика высоких температур. 1967. - Т. 5. - № 4. -С. 647 - 654.
150. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1969. - 440 с.
151. Кочурова Н. Н. К вопросу о коэффициенте конденсации // Инженерно физический журнал. - 1964. - Т. 7. - № 3. - С. 68 -72.
152. Дорофеев Б. М., Звягинцев А. Г., Несис Е. И. Звукометрический метод исследования процесса кипения // Акустика на пороге XXI века: сборник трудов VI сессии Российского акустического общества. М.: Изд-во Моск. гос. горного ун-та, 1997. - С. 313 - 316.
153. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.
154. Самарский А. А. Введение в численные методы: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 288 с.
155. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 544 с.
156. Самарский А. А., Гулин А. В. Численные методы: Учебное пособие для вузов. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. -432 с.
157. Дульнев Г. Н., Парфенов В. Г., Сигалов А. В. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена: Учеб. пособие для теп-лофизич. и теплоэнергетич. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1990. -207 с.
