Моделирование коэффициента поглощения скорости звука в суспензиях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Многие реальные жидкости кроме самой жидкой фазы содержат твердые включения различных размеров. Эти включения влияют на распространение акустических волн. Такие параметры акустических волн, как поглощение и скорость распространения звука зависят от размеров и концентрации частиц. В данной работе получены зависимости коэффициента поглощения и скорости звука для суспензии агарозного геля с частицами талька и для суспензий с частицами диоксида кремния. Проведено сравнение экспериментальных спектров затухания в различных суспензиях с теоретическими расчетами по модели Урика. Получены зависимости акустического поглощения и скорости звука от концентрации в суспензиях с различными размерами частиц. Результаты сравнения показали, что модель Урика удовлетворительно описывает поглощение в различных суспензиях при концентрациях частиц φ < 20%.

Об авторах

Б. Б. Дамдинов

Сибирский федеральный университет

Email: dababa@mail.ru
пр. Свободный 79, Красноярск, Россия

Ч. М. Митыпов

Сибирский федеральный университет

Email: dababa@mail.ru
пр. Свободный 79, Красноярск, Россия

М. И. Пряжников

Сибирский федеральный университет

Email: dababa@mail.ru
пр. Свободный 79, Красноярск, Россия

А. В. Минаков

Сибирский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: dababa@mail.ru
пр. Свободный 79, Красноярск, Россия

Список литературы

  1. Дамдинов Б.Б., Митыпов Ч.М., Ершов А.А., Ан В. Объемная вязкость в жидкостях и в жидких дисперсных системах // Изв. ВУЗов. Физика. 2022. Т. 65. № 5(774). С. 73–79.
  2. Лебедев-Степанов П.В., Рыбак С.А. Поглощение звука раствором наночастиц // Акуст. журн. 2009. Т. 55. № 3. С. 326–330.
  3. Sewell C.J.T. On the extinction of sound in a viscous atmosphere by small obstacles of cylindrical and spherical form // Philos. Trans. Roy. Soc. London, Ser. 1910. V. 210. P. 239–270.
  4. Рытов С.М., Владимирский В.В., Галанин М.Д. Распространение звука в дисперсных системах // Журн. эксп. теор. физ. 1938. Т. 8. № 5. С. 614–626.
  5. Исакович М.А. О распространении звука в эмульсиях // Журн. эксп. теор. физ. 1948. Т. 18. № 10. С. 907–912.
  6. Urick R.J. The Absorption of Sound in Suspensions of Irregular Particles // J. Acoust. Soc. Am. 1948. V. 20. № 3. P. 283–289.
  7. Urick R.J. A sound velocity method for determining the compressibility of finely divided substances // J. Appl. Phys. 1947. V. 18. № 11. P. 983–987.
  8. Urick R.J., Ament W.S. The propagation of sound in composite media // J. Acoust. Soc. Am. 1949. V. 21. № 2. P. 115–119.
  9. Lamb H. Hydrodynamics. 6th Edition. Dover Publications, New York, 1945. 738 p.
  10. Epstein P.S. On the Absorption of sound waves by suspensions and emulsions // Applied Mechanics. Theodore von Karman anniversary. V. 1941. P. 162–187.
  11. Нестеров B.C. Вязко-инерционная дисперсия и затухание звука в суспензии высокой концентрации // Акуст. журн. 1959. Т. 5. № 3. С. 337–344.
  12. Бызова Н.Л., Нестеров В.С. Термическое затухание звука в суспензии высокой концентрации // Aкуст. журн. 1959. Т. 5. № 4. С. 408–414.
  13. Spelt P.D.M. et al. Attenuation of sound in concentrated suspensions: theory and experiments // J. Fluid Mechanics. 2001. V. 430. P. 51–86.
  14. Epstein P.S., Carhart R.R. Absorption of sound in suspensions and emulsions I. Water Fog in Air // J. Acoust. Soc. Am. 1953. V. 25. № 3. P. 553–565.
  15. Allegro J.R., Hawley S.A. Attenuation of sound in suspensions and emulsions: Theory and experiments // J. Acoust. Soc. Am. 1971. V. 51. № 5. P. 1545–1564.
  16. An Yu., Hou H., Li Sh. Particle size distribution of two-phase medium measured by ultrasonic wave // J. Phys.: Conf. Ser. 2024. V. 2785. 012098.
  17. Полунин В.М. Акустические свойства нанодисперсных магнитных жидкостей. М.: Физматлит, 2012. 384 c.
  18. Хаппель Дж., Бренер Г. Гидродинамика при малых числах Рейнольдса. М.: Мир, 1976.
  19. Квашнин А.Г. Об одной ячеечной модели суспензии сферических частиц // Изв. АН СССР. МЖГ. 1979. № 4. С. 154–157.
  20. Kuwabara S. The forces experienced by randomly distributed parallel circular cylinders or spheres in a viscous flow at small reynolds numbers // J. Phys. Soc. Japan. 1959. № 14. P. 527–532.
  21. Казаков Л.И. О распространении звука в дисперсных средах // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 3. С. 330–341.
  22. Ru C.Q. A direct method for acoustic waves in hard particle–fluid suspensions // Acta Mech. 2024. V. 235. P. 1051–1065.
  23. Лебедев-Степанов П.В., Руденко О.В. О затухании звука в жидкости, содержащей взвешенные частицы микро- и нанометровых размеров // Акуст. журн. 2009. Т. 55. № 6. С. 706–711.
  24. Зайцев Б.Д., Бородина И.А., Теплых А.А., Семёнов А.П. Определение скорости и затухания акустической волны в жидкостях с различным акустическим импедансом с помощью акустического интерферометра // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 4. С. 438–445.
  25. Kitao K., Tani M., Yamane M., Inui Sh., Yamada M., Norisuye T. Nano and submicron particle sizing in concentrated suspension by dynamic ultrasound scattering method // Colloids and Surfaces A: Physicochem. and Eng. Aspects. 2024. V. 690. 133807.
  26. Sovová Š., Bačovský J., Pekař M. Ultrasound characterization of LUDOX® nanofluids // J. Molecular Liquids. 2024. V. 414. Part B. 126255.
  27. Jounger P.R., Limmerman G.O., Chese C.E., Drost-Hansen W. Sound velocity in colloidal SiO2 suspensions // J. Chem. Phys. 1973. V. 50. № 7. P. 2675–2678.
  28. Fujii H., Terabayashi I., Kobayashi K., Watanabe M. Modeling photoacoustic pressure generation in colloidal suspensions at different volume fractions based on a multi-scale approach // Photoacoustics. 2022. V. 27. 100368.
  29. Chaudhuri A., Osterhoudt C.F., Sinha D.N. An algorithm for determining volume fractions in two-phase liquid flows by measuring sound speed // J. Fluids Eng. 2012. V. 134. № 10. 101301.
  30. Akimoto T., Matsukawa M., Ueba Sh., Otani T. Ultrasonic wave properties in the particle compounded agarose gels // Ultrasonics. 2002. V. 40. № 1-8. P. 323–327.
  31. Минаков А.В., Пряжников М.И., Дамдинов Б.Б., Немцев И.В. Исследование объемной вязкости наносуспензии методом акустической спектроскопии // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 2. С. 182–189.
  32. Майер А.Е., Погорелко В.В., Яловец А.П. Упругие волны в суспензиях // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 2. С. 153–160.
  33. Forrester D.M., Huang J., Pinfield V.J. Characterisation of colloidal dispersions using ultrasound spectroscopy and multiple-scattering theory inclusive of shear-wave effects // Chemical Engineering Research and Design. 2016. V. 114. P. 69–78.
  34. Бадмаев Б.Б., Дамдинов Б.Б. Исследование вязкоупругих свойств органических жидкостей акустическим методом // Акуст. журн. 2001. Т. 47. № 4. С. 561–563.
  35. Кольцова И.С., Хомутова А.С. Поглощение ультразвуковых волн при динамических процессах в дисперсных системах // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 6. С. 668–674.
  36. Чабан И.Л. Затухание звука в грунтах и горных породах // Акуст. журн. 1993. Т. 39. № 2. С. 362–369.
  37. Dukhin A.S., Goetz P.G. Ultrasound for characterizing colloids. Elsevier, 2002.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025