Trong phần này luận văn sẽ trình bày một số kết quả nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các tham số như: phần thể tích của pha hơi trong hỗn hợp, bán kính của các bọt hơi và áp suất của sóng tới trong hỗn hợp lên quá trình lan truyền của sóng trong một số hỗn hợp lỏng – hơi. Đồng thời nghiên cứu hiện tượng khuếch đại cường độ của sóng xung kích khi nó tác động và lan truyền trong hỗn hợp. Môi trường được sử dụng để nghiên cứu đó là: Hỗn hợp của nước, dầu, nitơ lỏng, và freon 21 chứa bọt hơi.
3.1 Một số kết quả nghiên cứu quá trình lan truyền của sóng xung kích trong các hỗn hợp chất lỏng chứa bọt hơi trong các hỗn hợp chất lỏng chứa bọt hơi
3.1.1 Quá trình lan truyền của sóng xung kích trong hỗn hợp nước chứa bọt hơi bọt hơi
Môi trường nước chứa bọt hơi được sử dụng ở nhiệt độ sôi 0 373
T K
dưới áp suất thường p0 0.1MPa. Các kết quả biểu diễn trong các hình dưới đây là các profil áp suất biểu diễn quá trình tiến triển của sóng xung kích khi lan truyền trong ống. Quá trình này phụ thuộc vào điều kiện ban đầu, điều kiện biên, cường độ sóng tác động và các tham số vật lí của hỗn hợp. Trên các biểu đồ minh hoạ thì trục thẳng đứng là các giá trị của áp suất trong hỗn hợp (p/po) còn trục nằm ngang được lấy theo toạ độ không gian (mm).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 P/Po mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Hình 2: Quá trình lan truyền của sóng xung kích trong hỗn hợp nước
sôi chứa bọt hơi: pe 1.2MPa R, 0 1mm,20 2%. Các đường cong từ 1- 9 là các profil áp suất với các khoảng thời gian: t = 0.2; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 ms.
Hình 2 là kết quả của quá trình sóng xung kích lan truyền trong hỗn hợp khi cường độ sóng pe1.2MPa, bán kính của bọt R0 1mm, thể tích pha hơi
20 2%
. Có thể thấy các profil áp suất biểu diễn cường độ của sóng xung kích có cấu trúc đơn điệu khi cường độ sóng xung kích ban đầu vừa phải.
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 0 100 200 300 400 500 600 P/Po mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Hình 3: Quá trình lan truyền của sóng xung kích trong hỗn hợp nước
sôi chứa bọt hơi: pe 1.6MPa R, 0 1mm,202%.Các đường cong từ 1- 9 là các profil áp suất với các khoảng thời gian: t = 0.2; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 ms.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Khi vẫn giữ nguyên các điều kiện biên, bán kính bọt, thể tích pha hơi mà chỉ thay đổi cường độ sóng xung kích tác dụng vào hỗn hợp thì kết quả nhận được có sự khác biệt. Từ kết quả nhận được trong hình 3 có thể thấy rằng khi cường độ ban đầu của sóng áp suất trong hỗn hợp tăng thì các profil áp suất đã xuất hiện cấu trúc dao động. Cường độ sóng áp suất ở giai đoạn đầu lớn hơn cường độ áp suất ban đầu của sóng, đó chính là hiện tượng khuếch đại của sóng xung kích tác động vào hỗn hợp lỏng - hơi, sau đó sóng tiếp tục lan truyền và giảm dần về áp suất thường. Đồng thời, trong các kết quả nhận được có thể thấy cường độ sóng xung kích tác động ban đầu càng lớn thì tốc độ lan truyền của sóng cũng càng lớn. Trong cùng một thời điểm 6ms thì ở trường hợp 1 lan truyền được 454mm còn ở trường hợp 2 thì lan truyền được 469mm.
Từ các kết quả trên ta đi đến các nhận xét: Nếu giữ nguyên các điều kiện ban đầu chỉ thay đổi áp suất tác dụng tại đầu ống thì cường độ sóng xung kích càng lớn thì tốc độ lan truyền càng lớn, sóng lan truyền càng được xa. Cấu trúc sóng đơn điệu hay dao động phụ thuộc vào cường độ áp suất tác động ban đầu.
Để đánh giá ảnh hưởng của bán kính bọt ban đầu lên quá trình lan truyền của sóng xung kích ta xét các hình 4, 5 dưới đây. Kết quả biểu diễn trên hình 4, 5 là các profil áp suất của sóng lan truyền khi ta cùng sử dụng áp suất tác động vào hỗn hợp pe 1.2MPa, cùng thể tích pha hơi 20 2% nhưng thay đổi bán kính của bọt. Hình 4 có được khi R0 1.2mm và hình 5 tương ứng với
0 1.5
R mm. Kết quả cho thấy cấu trúc của các profil áp suất không thay đổi nhiều. Sự thay đổi không rõ thể hiện ở cả thời gian truyền sóng và ở cả không gian mà sóng đi được.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 0 100 200 300 400 500 600 P/Po mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Hình 4: Quá trình lan truyền của sóng xung kích trong hỗn hợp nước
sôi chứa bọt hơi: pe1.2MPa R, 0 1.2mm,202%.Các đường cong từ 1 – 9 là các profil áp suất với các khoảng thời gian: t = 0.2; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 ms. 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 0 100 200 300 400 500 600 mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P/Po
Hình 5: Quá trình lan truyền của sóng xung kích trong hỗn hợp nước
sôi chứa bọt hơi: pe1.2MPa R, 0 1.5mm,202%.Các đường cong từ 1 – 9 là các profil áp suất với các khoảng thời gian: t = 0.2; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 ms.
Điều đó cho thấy khi xét trên cùng một môi trường với điều kiện như nhau về áp suất sóng tác động ban đầu và cùng thể tích pha khí thì sự thay đổi bán kính bọt khí ảnh hưởng yếu đến quá trình sóng lan truyền trong hỗn hợp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 0 100 200 300 400 500 600 P/Po mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Hình 6: Quá trình lan truyền của sóng xung kích trong hỗn hợp
nước sôi chứa bọt hơi: pe1.2MPa R, 0 1mm,20 5%.Các đường cong từ 1 – 9 là các profil áp suất với các khoảng thời gian: t = 0.1; 0.3; 0.7; 1.2; 2; 2.8; 4; 5; 6 ms.
Trên kết quả các hình 2 và 6 ta thấy ảnh hưởng cụ thể của thể tích pha hơi đến quá trình truyền sóng. Kết quả đó có được khi tại 0 cùng tác động sóng dài có cường độ áp suất không đổi pe 1.2Mpa, cùng bán kính bọt
1
o
R mm nhưng thể tích pha hơi khác nhau: 20 2% trong hình 2 và 20 5% trong hình 6. Ta nhận xét thấy vận tốc truyền sóng giảm đi rõ rệt: Trong cùng khoảng thời gian 6ms khi 20 2%sóng lan truyền được 487.1mm còn khi
20 5%
thì sóng lan truyền được 439.1 mm. Điều đó cho thấy thể tích pha hơi ảnh hưởng mạnh đến tốc độ lan truyền của sóng, cụ thể khi thể tích pha hơi tăng lên thì tốc độ lan truyền giảm còn cấu trúc của các profil áp suất không thay đổi nhiều.