Диссипативный эффект в жидкости при воздействии низкочастотных звуковых колебаний

Рассмотрено образование диссипативных структур в жидкости, находящейся в металлической чаше при воздействии на нее низкочастотных звуковых колебаний. Исследованы флуктуирующие объемы в толстом слое жидкости, то есть кластеры из молекул, совершающие колебательное движение и при потере устойчивости занимающие новое положение в жидкости. Внешнее синхронное воздействие на группу молекул может привести к усилению колебаний и потере устойчивости не только внутри жидкости, но и к тому, что эти группы молекул могут покинуть жидкость через свободную поверхность.

Трение о наружную поверхность чаши, выполненной из звукопроводящего бронзо-содержащего сплава, инициирующее возникновение звуковых колебаний, порождает возникновение новых структур в жидкости, находящейся внутри чаши (толщина слоя жидкости порядка 50 мм). Согласованное добавление энергии к колеблющимся микрообъемам воды позволяет освободить их потенциальную энергию и превратить ее в кинетическую. Вылетающие вертикально капли воды свидетельствуют о существовании интенсивного вертикального движения отдельных объемов жидкости, которые и создают новые структуры и ячейки, как и ячейки Бенара, получающиеся вследствие нагрева и вертикальной конвекции, но меньших размеров. Наблюдаемое явление похоже на «холодное кипение». Предположительно, под воздействием внешних звуковых колебаний высвобождается и потенциальная энергия сжатых частичек воды. Анализ звука проведен с помощью аудиоредактора для нескольких экспериментов различной продолжительности.

В данной работе впервые исследован диссипативный эффект в толстом слое жидкости при воздействии низкочастотных звуковых колебаний и возникновение структур, идентичных ячейкам Бенара, в ограниченных объемах воды (а не в тонком слое). Предположительно, воздействие звуковых колебаний может приводить к турбулизации крови и изменению физического состояния живых организмов, что по физическому воздействию может быть аналогично состоянию вскипанию крови при быстром подъеме с глубины моря. Это явление можно использовать для интенсификации тепло- и массообмена в теплообменных установках. 

1. Сафонов, В.А. Об эффекте Ранка и флуктуациях [Текст] / В.А. Сафонов // Прикладные задачи теории переноса: сборник трудов ИТМО АН БССР/ В.А. Сафонов. – Минск, 1981. – C. 140–147.

2. Сафонов, В.А. Образование диссипативных структур при вихревом эффекте [Текст] / В.А. Сафонов // Математические методы теории энергопереноса в неравновесных и неоднородных средах: сборник трудов ИТМО АН БССР / В.А. Сафонов. – Минск, 1982. – С. 119–126.

3. Гленсдорф, П. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций / П. Гленсдорф, И. Пригожин. – М: Мир, 1973. – 280 с.

4. Эбелинг, В. Образование структур при необратимых процессах / В. Эбелинг – М.: Мир, 1979. – 280 с.

5. Prigogine, I. Order out of chaos: Man's new dialogue with nature / I. Prigogine, I. Stengers. – Bantam Books, 1984. – 349 p.

6. Алексеенко, С.В. Введение в теорию концентрированных вихрей / С.В. Алексеенко, П.А. Куйбин, В.А. Окулов. – Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2003. – 503 с.

7. Халатов, А.А. Теория и практика закрученных потоков / А.А. Халатов. – Киев: Наук. Думка, 1989.

8. Алексеенко, С.В. Закрученные потоки в технических приложениях (обзор) [Текст] / С.В. Алексеенко, В.Л. Окулов // Теплофизика и аэромеханика. – 1996. – Т. 3. – № 2. – C.101–138.

9. Потапов, Ю.С. Вихревая энергетика и холодный ядерный синтез с позиций теории движения / Ю.С. Потапов, Л.П. Фоминский. – Кишинев : ОКОПлюс, 2000. – 387 с.

10. Специальные вопросы возобновляемой энергетики: монография / под ред. В.А. Сафонова. – Севастополь: Изд-во ФГБНУН Института природнотехнических систем РАН, 2017. – 338 с.

11. Fester, D.A. An analytical an experimental study of the vortex subcooler [Text] / D.A. Fester, J.R. Wilde // Dezigne news. – 1965. – No. 20.