Микронеоднородности в реальных жидкостях и кавитационные эффекты тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ¡р^С^ИТ^ ГИДРОДИНАМИКИ ИМ. М.А. ЛАВРЕНТЬЕВА

- 3 ■. На правах рукописи

БЕСОВ АЛЕКСЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

УДК 532.529

МИКРОНЕОДНОРОДНОСТИ В РЕАЛЬНЫХ ЖИДКОСТЯХ И КАВИТАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ

01.02.05. — "Механика жидкости, гаоа и плазмы".

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск - 1994г.

Работа выполнена в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН

Научные руководители — доктор физико-математических

наук, профессор В.К. Кедринский, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Е.И. Пальчиков

Официальные оппоненты — доктор физико-математических

наук, профессор М.Е. Топчиян, доктор физико-математических наук, профессор Ю.И. Наберухпн.

Ведущая организация — Институт общей физики РАН

Защита состоится "¿2" в____часов на заседании

специализированного совета Д 002.55.01 при Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск-90, пр. акад. Лаврентьева, д. 15, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН.

Автореферат разослан "[£![."

Учёный секретарь специализированного совета Д 002.55.01, д.т.н.

И.В .Яковлев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию структуры микронеоднородностей в реальных жидкостях, механизма их стабилизации и начальной стадии развития ка-витационных процессов в импульсных волнах разрежения, возникающих в жидкости при отражении коротких волн сжатия от ее свободной поверхности.

Актуальность темы.

В механике жидкостей и физической акустике исследуются проблемы, относящиеся к эффектам так называемой пузырьковой кавитации. Эти проблемы связаны с понятием прочности жидкости и предельных динамических растягивающих напряжений, с проблемой зародышей и устойчивости их состояния, с развитием и формированием кавитационных кластеров и т.п. Разработка экспериментальных методов исследования этих эффектов, поиски способов регистрации их параметров, создание адекватных физико-математических моделей — далеко не полный перечень направлений исследований в указанных областях знаний.

Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования в этих областях характеризуются известной противоречивостью результатов. Попытки разрешить их наталкиваются на необходимость поиска новых постановок. В частности, в проблеме прочности теоретические модели дают оценку растягивающих напряжений для чистых жидкостей в несколько тысяч атмосфер. В экспериментальных исследованиях регистрируются амплитуды волн разрежения на порядки меньше. С другой стороны, в зависимости от условий эксперимента кавитационный процесс может развиваться в диапазоне растягивающих напряжений от долей до нескольких десятков, а в, особых случаях и сотен атмосфер. Основная причина такого несоответствия — постоянное присутствие в жидкостях микропузырьков свободного газа, механизмы стабилизации и возникновения которых предлагали Зельдович (1942), Френкель (1945), Harvey (1947), Blace (1949), Fox and Herzfeld (1954), Сиротюк (1971), Макаров и др. (1987), Н.Ф.Бункнн и Ф.В. Бункин (1991). Учет такого состояния жидкости позволил, в частности, решить проблему предельных растягивающих напряжений (Кедринский, 1975). Актуальность упомянутых

з

проблем, играющих важную роль в понимании поведения жидкостей при импульсном вагружении, в гидроакустике и кавитационной эрозии свидетельствует о необходимости получения более детальной и подробной информации о структуре, размерах, физической природе и поведении ядер кавитации при разлитых условиях нагруженил.

Цель работы: исследование микроструктуры и динамики ядер кавитации, поиск механизмов их стабилизации в жидкости, исследование пороговых и гистереэисных хавитационных эффектов.

Методы исследования. Решение поставленной задачи потребовало разработки дифракционно-оптической методики регистрации динамики микроскопических объектов с размерами порядка длины световой волны, создания электромагнитного источника ударных волн, позволяющего генерировать в широком диапазоне амплитуд плоские ударные волны длительностью 3-г5 мкс. Конструкция ударной трубки дает возможность исключить влияние стенок на начальную стадию развития кавитащюнного процесса.

Параметры ударных волн и возникающие вблизи свободной поверхности кавитационные кластеры регистрировались с помощью пьезоэлектрических датчиков, емкостной методики регистрации смещения свободной поверхности жидкости, электромагнитной методики измерения массовой скорости, методик светорассеяния и светопо-г лощения.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые получены новые результаты в области стабилизации, разработаны методы исследования структуры и начальной динамики ядер кавитации, исследованы связанные с ними различные физические эффекты.

На защиту выносятся

1. Результаты анализа индикатрисы рассеяния с определением среднего стабильного размера ядер кавитации в дистиллированной воде и экспериментальное доказательство на базе дифракционно-оптической методики существования в спектре ядер кавитации микропузырьков свободного газа.

2. Результаты измерения порогов чувствительности дифракционно-оптической, емкостной и электромагнитной методик при регистрации начальной стадии развития кавитационного кластера.

3. Экспериментальное доказательство влияния динамики кави-

тационного кластера на поведение свободной поверхности жидкости, полуэмпирические оценки плотности кавитационных пузырьков в кластере и их усреднённых радиусов.

4. Экспериментальное обнаружение микронеоднородностей в виде сложных комбинационных структур из твердых микрочастиц и микропузырьков свободного газа.

5. Модель стабилизации микропузырька свободного газа в воде и полученные на её основе оценки равновесных радиусов микропузырьков.

Достоверность научных результатов определяется использованием постановок экспериментов, дающих возможность однозначно трактовать полученные данные и получать информацию о процессе по наличию или отсутствию предсказываемых эффектов.

Достоверность количественных измерений подтверждена перекрестной проверкой всех приводимых экспериментальных данных с помощью принципиально различных методик. Полученные данные в известной части хорошо согласуются с опубликованными данными.

Достоверность теоретической модели стабилизации микропузырь ков свободного газа подтверждается удовлетворительным совпадением теоретических оценок с экспериментальными данными и результатами микроскопических исследований, а также объяснением зависимости кавнтационной прочности дистиллированной воды от атмосферы, в которой происходила ее конденсация.

Научная и практическая ценность работы. Научная ценность определяется принципиально новым подходом к решению проблемы стабилизации газовых микропузырьков в воде, разработкой новых экспериментальных методик исследования структуры и динамики ядер кавитации, обнаружением пороговых и гистерезисных эффектов.

Практическая ценность работы заключается в экспериментальных данных как по микроструктуре, физической природе, размерам и концентрации ядер кавитации, так и по их начальной динамике в импульсных волнах разгрузки, представляющей интерес для специалистов в области кавитационной эрозии и гидроакустики.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертации, представлялись на семинарах Института гидродинамики СО РАН в период 1983-1994г., на ШТАМ симпозиуме по оптическим

методам в динамике жидкостей и твёрдых тел (Чехословакия 1984 г.), на весенней сессии Американского акустического общества (Ау-стин, Техас, США, 1985г), на конкурсе молодых учёных Института (1-я премия 1986 г.; 2-я премия, 1989 г.; 1-я премия 1991 г.) и конкурсе фундаментальных работ научной молодёжи СО АН СССР 1986 года (диплом второй степени), на 3-й Международной конференции " Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике" (Новосибирск, 1990г.), на 68-й международной конференции Японского общества механиков-инженеров (Сендай, Япония, 1990 г.), на 14-м Международном конгрессе по Акустике (Пекин, Китай, 1992г.), на Международном симпозиуме ЮТАМ по динамике пузырьков и межповерхностным явлениям (Бирмингем, 11К, 1993г.), на 3-м семинаре СНГ по Акустике неоднородных сред (Новосибирск, май-июнь, 1994г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ [1-6].

Структура работы. Диссертация изложена на 116 страницах, включает 84 страницы машинописного текста, иллюстрируется 56 рисунками, состоит ио введения, трёх глав, заключения и списка литературы из 59 наименований.

Работа поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований, грант 93-013-16383.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определяется и обосновывается выбор темы исследований, оценивается современное состояние каждой из рассматриваемой в диссертации проблем, намечаются пути их дальнейшего решения.

В первой главе описаны методы генерации и регистрации параметров коротких плоских ударных волн в жидкостях.

В §1 описано устройство и принцип действия электромагнитного генератора плоских ударных волн. Блок-схема электромагнитного генератора и части используемого в дальнейшем оборудования представлены на Фиг. 1. Ударная волна создается в ударной трубе 1 давлением импульсного магнитного поля на проводящую мембрану 2, передающую импульс давления в жидкость. Магнитное поле возникает в результате разряда батареи конденсаторов 5 на плоскую

катушку 3, помещенную между ударной мембраной 2 и медным диском 8. Пульт управления 7, малоиндуктивная батарея конденсаторов 5 (2 мкФхЮ кВ, Ь = 2.5-10-8 гн), блок зарядки 6 и схема запуска, использующая в качестве коммутатора промышленный управляемый разрядник РУ-62, собраны по чертежам рентгеновского аппарата ПИР-100. Применение управляемого разрядника РУ-62 позволяет коммутировать цепь при напряжении батареи конденсаторов от 4,5 кВ до 10 кВ, что дает возможность почти в 5 раз менять амплитуду ударной волны при сохранении её формы и длительности.

Второй параграф посвящен измерению параметров ударных волн с использованием пьезоэлектрических датчиков, емкостной методики регистрации смещения свободной поверхности жидкости и электромагнитной методики измерения массовой скорости. Осциллограммы профиля ударной волны, записанные указанными методами, аналогичны и имеют вид, изображенный на Фиг. 2.

Для формирования пузырькового кластера в свободном пространстве эксперименты проводились по схеме Фиг. 3 в специальной рабочей секции ударной трубки, позволяющей использовать известные особенности формирования звукового пучка. Фиг. 4 демонстрирует пространственное распределение давления для двух уровней: кривая 1 — распределение давления по диаметру на расстоянии 5 мм от мембраны; кривая 2 — распределение давления на расстоянии 23 мм при высоте столба воды в установке 30 мм. Измерения проводились с шагом 1 мм вдоль диаметра трубки. По данным Фиг. 4 диаметр зоны нагружения по уровню 0,8Ртог за фронтом ударной волны на расстоянии 5 мм от мембраны составляет около 25 мм и уменьшается до 154-18 мм на расстоянии 23 мм вследствие дифракции.

Вторая глава посвящена исследованию микроструктуры ядер кавитации и анализу регистрируемых в экспериментах особенностей развития кавитационных эффектов.

В §1 описана установка для исследования микросостояния жидкости с точки зрения её однородности. При снятии в статическом режиме индикатрисы рассеяния света в дистиллированной и отстоявшейся воде установлено, что расположение экстремумов в диапазоне углов от 15° до 45° свидетельствует о присутствии в ней ядер кавитации радиусом ~ 1,5 мкм.

Второй параграф посвящен дифракционно-оптической методике исследования динамики ядер кавитации (функциональные схемы установки и регистрации приведены на Фиг. 1), основанной на особенностях поведения индикатрисы рассеяния, регистрируемой фотоумножителями (ФЭУ) под различными углами наблюдения /3. Анализ экспериментальных данных статических индикатрис рассеяния и расчета интенсивности рассеяния в зависимости от размеров частиц показал, что можно выбрать два значения угла (Д = 10° и (5% = 15°), при которых ФЭУ регистрируют противофазное изменение интенсивности рассеяния, если частица уменьшает размер.

Исследование динамики индикатрисы за фронтом ударной волны при указанных выше условиях подтвердило ожидаемый факт противофазных изменений и доказало, таким образом, существование в спектре рассеивающих частиц микропузырьков свободного газа, способных схлопываться под действием ударных волн.

Экспериментально исследовано поведение ядер кавитации вблизи свободной поверхности жидкости в гидродинамической ударной трубке. Разработанная методика позволила проследить процесс схло-пывания среднего по ансамблю пузырька в падающей ударной волне до размеров ~ 1 мш и его последующий рост в волне разгрузки до ~ 5 мкм.

В §3 в импульсных волнах разрежения микр о секундной длительности экспериментально исследуются пороговые кавитационные эффекты, под которыми понимается чувствительность измерительных систем по отношению к начальной стадии образования кавитаци-онного кластера. Для этой цели используются три различных методики: дифракционно-оптическая, емкостная и электромагнитная. Первая измеряет скачок интенсивности рассеянного света на ядрах, растущих за фронтом волны разрежения. Вторая определяет реакцию свободной поверхности на развитие кавитации, третья — изменение профиля массовой скорости в отраженной волне. Причем в последнем случае под порогом понимается начальная интенсивность падающей волны, при которой в отраженной волне на заданной базе развивающаяся зона кавитации практически полностью поглощает волну разгрузки. Оказалось, что наиболее чувствительна методика светорассеяния, показывающая, что для коротких ударных волн,

по достижению определенной амплитуды, наблюдается резкий скачок интенсивности рассеянного света. Он связан с преодолением барьера детектируемости растущими микропузырьками вследствие резкого увеличения их сечения взаимодействия со световой волной. Характерные изменения сигналов, свидетельствующие о начале ка-вптационных процессов, изображены на Фиг. 5-7 и происходят при уровнях нагружения в 16-17 атм, 22 атм и 29 атм (длительность волны ~ 3,5 мкс) для светорассеяния, емкостной и электромагнитной методик соответственно.

В §4 исследуются гистерезисные эффекты, под которыми понимается свойство среды сохранять результаты воздействия импульсной нагрузки в течение относительно большого промежутка времени.

Оказалось, что механизм этой своеобразной памяти основан на структурном изменении кавитационных ядер в процессе развития кавитации. Приводится ряд экспериментов, в которых обнаружены упомянутые эффекты. Проявляются они в увеличении пороговых напряжений для образцов воды, ранее подверженных нагружению.

Так в отстоявшейся дистиллированной воде порог возникновения кавитациояного кластера, регистрируемый по изменению динамики свободной поверхности (Фиг. 6, кривая 3), наступает при уровне нагружения в 20 атм. Однако, прп повторном нагружении исследуемого образца идентичной ударной волной через 1-2 минуты пороговый эффект исчезает и для восстановления начального состояния образец должен отстаиваться в течение длительного времени.

Методика светорассеяния позволяет стабильно регистрировать скачок интенсивности светорассеяния по достижению определенного уровня нагружения. Однако, если превысить его на несколько атмосфер, то при возвращении к исходному уровню ФЭУ не регистрирует какого-либо изменения интенсивности светорассеяния, что свидетельствует о повышении порога кавитации используемого образца. Он восстанавливается лишь спустя несколько десятков минут.

При исследовании структуры ядер кавитации и механизма памяти была использована видеокинография (чувствительная видеокамера повышенного разрешения SONY CCD-V88 и иммерсионный микроскоп), позволяющая зафиксировать одиночные микропузырьки диаметром 2-4 мкм и сложные конгломераты, состоящие из микропу-

зырьков и микрочастиц. На основе экспериментальных данных проведена структурная классификация кавитационных ядер (Фиг. 8а, б, в, г).

Комбинационные структуры ядер кавитации при взаимодействии с ударными волнами и волнами разрежения из-за пульсации микропузырьков могут разрушаться. При этом их нейтральная плавучесть нарушается и твердые частички выпадают в осадок. Мелкие пузырьки, оставшиеся на частицах после воздействия ударной волны, в соответствии с предложенной ниже моделью могут восстановить равновесный размер, что приведет к восстановлению плавучести оседающих частиц. Подобная динамика структуры микронеоднородно-стей, естественно, приводит к изменению кавитационной прочности образца и определяет описанные выше эффекты.

В §5 анализируется динамика свободной поверхности жидкости и её связь с динамикой кавитационного кластера.

Численные исследования процесса отражения ударной волны от свободной поверхности жидкости показали, что время ее реакции гораздо больше длительности самой ударной волны, а динамика отражает поведение развивающегося вблизи нее кавитационного кластера (В.К.Кедринский, С.И. Плаксин, 1984). Были проведены экспериментальные исследования этого эффекта, в рамках которых осуществлялась синхронная запись смещения свободной поверхности емкостным датчиком и степени изменения интенсивности рассеяния лазерного луча, проходящего через зону кавитации. Получены простые по-' луэмпирические соотношения для оценки плотности кавитационных пузырьков в кластере и их усреднённых радиусов.

Заметим, что превышение в несколько раз характерного времени пульсации кавитационного кластера по сравнению с длительностью ударной волны свидетельствует о преимущественно инерционном характере динамики кластера. Его начальные параметры (скорость роста пузырьков, средняя массовая скорость двухфазной среды и т.п.) определяются интенсивностью взаимодействующей со свободной поверхностью падающей ударной волны.

В третьей главе предложена принципиально новая модель стабилизации микропузырька свободного газа в воде, использующая естественный механизм физической адсорбции газа на его внутренней

ю

поверхности.

В §1 анализируются экспериментальные данные М.К. Спротюка (1971), согласно которым кавитационная прочность воды, сконденсированной в чистом атмосферном воздухе, в 1,3 раза выше, чем в атмосфере кислорода, и в 2,5 раза выше в гелии, чем в атмосферном воздухе при одинаковой концентрации органических веществ. Делается заключение о том, что механизм стабилизации микропузырьков свободного газа в воде должен учитывать природу находящегося в контакте с водой газа, а следовательно, первоочередную роль должны играть адсорбционные процессы, определяющие условия взаимодействия молекул газа и их диффузию через поверхность микропузырьков.

В §2 построена модель стабилизации микропузырьков и доказана устойчивость их равновесного состояния. Модель основывается на механизме физической адсорбции, работа которого определяется различной величиной давлений в мпкропузырьке и в окружающей его жидкости. В соответствие с приводимыми уравнениями это определяет уровень заполнения внутренней поверхности микропузырька адсорбированными молекулами газа, что в свою очередь регулирует диффузионные процессы, влияя на дифференциальную теплоту адсорбции. Уменьшение дифференциальной теплоты адсорбции молекул газа при увеличении их количества на единицу площади внутренней поверхности микропузырька приводит к снижению интенсивности диффузионных процессов хотя с уменьшением радиуса давление в микропузырьке растет. При уменьшении радиуса микропузырька до определенной величины (равновесный радиус) влияние дифферин-циальной теплоты адсорбции становится преобладающим.

На основе предложенной модели получены оценки равновесных радиусов микропузырьков (1,1-5- 1,3 мкм), соответствующие экспериментальным данным, впервые дано объяснение аномального увеличения кавитацпонной прочности воды, сконденсированной в атмосфере гелия.

В заключении диссертации сформулированы выводы:

1. Создана гидродинамическая ударная трубка на основе электромагнитного Генератора, преобразующего энергию импульсного магнитного поля в волну сжатия микросекундной длительности в жидко-

сти с амплитудой от единиц до нескольких сотен атмосфер с модифицируемой рабочей секцией, позволяющей исследовать кавитационные процессы в свободном объёме жидкости.

2. С учётом особенностей работы с проводящими жидкостями разработано две оригинальные конструкции емкостного датчика для регистрации относительного смещения свободной поверхности жидкостей с точностью до долей микрона.

3. Для исследования микросостояния жидкости с точки зрения её -однородности создана установка для снятия в статическом режиме индикатрисы рассеяния света в прозрачных средах. В результате анализа индикатрисы рассеяния определён средний стабильный размер ядра кавитации в дистиллированной воде 1,5 мкм) и установлено, что в рамках указанного метода распределение микропузырьков по размерам близко к монодисперсному. На базе дифракционно-оптической методики для регистрации динамики кавитационных ядер, основанной на изменении индикатрисы рассеяния, доказано, что по крайней мере часть микронеоднородностей является микропузырьками свободного газа. Экспериментально исследовано поведение ядер кавитации вблизи свободной поверхности жидкости в гидродинамической ударной трубке. Разработанная методика позволила проследить процесс схлопывания среднего по ансамблю пузырька в падающей ударной волне до размеров ~ 1 мкм и его последующий рост в волне разгрузки до ~ 5 мкм.

4. Измерены пороги чувствительности дифракционной оптической, емкостной и электромагнитной методик по отношению к начальной стадии образования кавитационного кластера под действием волн разрежения, возникающих при отражении ударной волны от свободной поверхности жидкости.

5. Экспериментально подтверждено влияние динамики кавитационного кластера на поведение свободной поверхности жидкости, получены простые полуэмпирические соотношения для оценки плотности кавитационных пузырьков в кластере и их усреднённых радиусов. Они включают регистрируемые в процессе эксперимента данные по ослаблению интенсивности лазерного пучка зоной кавитации и характерное время пульсации зоны, определяемое по максимуму смещения поверхности.

6. Показано, что в кавитирующих жидкостях проявляются гисте-резисные эффекты. Обнаружено, что микронеоднородности образуют сложные комбинационные структуры, которые способны изменяться при статическом и ударноволновом нагружении. Восстановление этих структур за конечный интервал времени после нагружения связано с восстановлением равновесного радиуса микропузырьками, входящими в описанные выше комбинации, и объясняет упомянутые гистерезисные эффекты.

7. Предложена принципиально новая модель стабилизации микропузырька свободного газа в воде, использующая естественные механизмы физической адсорбции газа на его внутренней поверхности и на её основе получены оценки равновесных радиусов микропузырьков (1,1-г1,3 мкм), соответствующие экспериментальным данным, впервые объяснено аномальное увеличение кавитационной прочности воды, сконденсированной в атмосфере гелия.

Основные материалы диссертации изложены в следуклцих научных статьях:

1. A.C. Бесов, В.К. Кедринский, Е.И. Пальчиков. Изучение начальной стадии кавитации с помощью дифракционной оптической методики// Письма в ЖТФ, Т.10, Вып.4, стр.240-244, 1984.

2. A.C. Бесов, В.К. Кедринский, Е.И. Пальчиков. О пороговых эффектах в импульсных волнах разрежения// Письма в ЖТФ, Том 15, вып. 16, 26 августа 1989.

3. A.S. Besov, A.R. Berngardt, V.K. Kedrinskii, E.I. Pal'chikov, Diffraction optic and X-ray techniques of cavitation research// J.Acoust. Soc. Am. Suppl.l, Vol.77, spring 1985.

4. A.S. Besov, V.K. Kedrinskii, E.I. Pal'chikov, Y. Matsumoto, F. Takemura, H. Ohashi. " Threshold cavitation inception by pulse rarefaction wave"//68-th conference JSME, Vol."B", Sendai, 1990.

5. A.C. Бесов, B.K. Кедринский, Е.И. Пальчиков. Структура кавита-ционных ядер и аномальные свойства воды//Динамика сплошной среды (ДСС), Том 104, Новосибирск 1992.

6. A.C. Бесов. О механизме стабилизации микропузырьков газа в воде// ДСС, Том 99, Новосибирск 1990.

1 - гидродинамическая ударная труба из оргстекла; 2 - ударная мембрана; 3 - катушка в виде спирали архимеда; 4 - высоковольтный управляемый разрядам РУ-62; 5 - батарея конденсаторов; 6 - электронный блок оарядки; 7 - выносной пульт управления; 8 - опорный медный»ртск; 9 - Не-Ыс лазер ЛГ-52; 10 - коллиматор; 11 - свободная поверхность жидкости; 12 - область развития кавитации; 13, 14 - фотоэлектронные умножители ФЭУ-128; 15 - емкостной датчик; 16 - блох питания ФЭУ; 17 - двухканальный запоминающий осциллограф С1-42, 18 - генератор импульсов (задержек) Г5-54; 19 - истоковый повторитель; 20 - запоминающий осциллограф С8-12.

Луч лазера

Емкостной Усилитель датчик —°

Лааер

К 0.25

Фиг. 3. Схема установи* для формирования пуоырмового кластера, в свободном пространстве.

р 20 атм 10

О

-101

А

1 г н

V

о

10 20 30 40 МК.С. Фиг. 2. Профиль ударной волны.

Фиг. 4. Распределение давления по диаметру ударной мембраны.

Г, отн. ед.

20 30

МКС

Фиг. 5. Изменение интенсивности света, рассеянного на микронеодно-родностях в волнах разрежения для трех значений амплитуд падающей ударной волны: 1 — <15 атм, 2 — 16-^17 атм, 3 — 22 атм. /о — уровень статического светорассеяния.

20 " 30 мкс

Фиг. 6. Динамика свободной поверхности жидкости при отражении ударных волн различной интенсивности.

301 0

Др, атм_ 1

о

о

10

20 30 мкс

40

50

Фиг. 7. Динамика массовых скоростей в падающей и отраженной от свободной поверхности волнах (выражена в единицах давжния).

Фиг.

Фиг. 8 б.

а.

10 мкм

Фиг. 8 в. Фиг. 8 г.

Фиг. 8 а. ТЬердые микрочастицы в виде объемных образований и палочек.

Фиг. 8 б. Микропузырьки свободного газа с мелкими включениями типа твердых частичек, которые не искажают формы пузырьков.

Фиг. 8 в. Комбинации сравнимых по размерам сцепленных микрочастиц и микропузырьков.

Фиг. 8 г. Образования, включающие два и более пузырьков на поверхности ч твердых частиц, или сцепленные друг с другом и '¡твердыми частицами.