Экспериментально-теоретическое исследование влияния ультразвукового воздействия на эффективность разрушения газодисперсных систем природного и техногенного происхождения

Объектом исследования являются газодисперсная среда под воздействием высокоинтенсивных акустических колебаний. Целью работы комплексное исследование процесса коагуляции туманов за счет воздействия механическими колебаниями ультразвуковой частоты. В процессе работы проводились теоретические и экспериментальные исследования процесса коагуляции под действием высокоинтенсивных акустических колебаний. В отчете приведены: - результаты предварительных экспериментальных исследований на базе аэрозольной камеры для выявления акустических сил и свойств капель и газовой фазы, рассмотрение которых необходимо при построении математических моделей коагуляции капель с учетом эффектов инерции капель, термодинамического неравновесия при взаимодействии отдельных молекул газа с поверхностью капель, повышения частоты броуновских столкновений; - разработка математической модели эволюции дисперсного состава аэрозолей при воздействии ультразвуковых колебаний в зависимости от их физических свойств, концентрации и размера, также с учетом внешних влияющих факторов; - численный анализ модели для выявления оптимальных режимов ультразвукового воздействия, обеспечивающих минимальное время коагуляции капель; - исследование влияния профиля колеблющихся поверхностей излучателей, их расположения и количества на формируемое УЗ поле и выявление оптимальных конструктивных решений с целью обеспечения фокусированного излучения с минимальным дифракционным расхождением и теоретически выявленными оптимальными режимами в расчетной области воздействия; - разработка и выбор наиболее перспективных технических предложений по составу и конструктивным схемам УЗ оборудования на основе выявленных оптимальных конструктивных решений и оптимальных параметров УЗ воздействия; - исследование закономерности передачи колебаний от первичного преобразователя (пьезоэлемента) к озвучиваемой газовой среде и выявление причин, ограничивающих эффективность излучателей ультразвуковых колебаний для газовых сред, основанных на пьезоэлектрическом принципе преобразования электрических колебаний в механические и выработать направления их совершенствования; - проведение оптимизации наиболее перспективных конструкций ультразвуковых излучателей (с помощью метода конечных элементов) с целью обеспечения теоретически выявленных оптимальных параметров УЗ воздействия для коагуляции и разрушения туманов и других опасных аэрозолей; - изготовление ультразвуковых излучателей и корректировка конструкции (при необходимости) с целью частотного согласования элементов ультразвуковых колебательных систем и проведение экспериментальных исследований направленных на подтверждение и корректировку теоретически выявленных режимов и условий, при которых обеспечивается высокая эффективность разрушения туманов и других опасных аэрозолей воздействием фокусированного излучения. Разработка специализированной методологии проектирования систем активного фокусированного ультразвукового воздействия, которая заключается в выборе оптимального количества излучателей с выявленными параметрами и схемы расположения излучателей