Môi trường nitơ lỏng chứa bọt hơi được sử dụng ở nhiệt độ T = 77.350K dưới áp suất thường p0= 0,1MPa. Hỗn hợp được chứa trong đường ống nằm ngang có chiều dài L. Các tham số vật lý nhiệt của nitơ lỏng đã cho ở trên.
Trong hình 9 biểu diễn quá trình tương tác giữa sóng ngắn và sóng ngắn có cường độ và khoảng thời gian tác dụng xung như nhau Pmax 1.0 và
ms t
t
t0 1 21 trong hỗn hợp nitơ lỏng chứa bọt hơi. Các profil áp suất 1, 2, 3 đại diện cho các giai đoạn trước cộng hưởng, cộng hưởng và sau cộng hưởng của quá trình tương tác. Khi cộng hưởng áp suất cực đại có thể nhận được vào khoảng 0.436 MPa. 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 mm P / Po 1 3 2
Hình 9: Quá trình tương tác sóng giữa sóng ngắn và sóng ngắn có cùng
0 . 1 max
P t0t1t21ms, trong hỗn hợp nitơ lỏng chứa bọt hơi có
% 1 20
, L = 1.0 m, p00.1MPa, R0 1.0mm, T= 77.350K. Các đường cong từ 1-3 là các profil áp suất tại: t =2.1; 3.61 và 5.57 ms, tương ứng với các thời điểm trước cộng hưởng, cộng hưởng và sau cộng hưởng.
Từ các kết quả được minh họa trên hình, cũng như trong hỗn hợp nước sôi chứa bọt hơi, có thể thấy trong giai đoạn đầu là sự lan truyền đi vào của hai sóng đơn, khi tương tác sẽ cộng hưởng thành một sóng và sau đó có xu hướng được tách thành hai sóng lan truyền ngược nhau trong hỗn hợp.
Các kết quả trình bày trên hình 10 có thể thấy quá trình tương tác sóng trong các hỗn hợp nitơ lỏng chứa bọt hơi diễn ra mạnh hơn so với hỗn hợp nước chứa bọt hơi, cấu trúc áp suất của sóng trong ba giai đoạn đều xuất hiện dao động. Qua đó cho thấy cường độ của xung áp suất khi lan truyền trong hỗn hợp nước chứa bọt hơi giảm mạnh hơn trong hỗn hợp nitơ lỏng, hay quá trình trao đổi nhiệt - chất giữa các pha trong hỗn hợp nước chứa bọt hơi diễn ra mạnh hơn hỗn hợp nitơ lỏng chứa bọt hơi.
Trong hình 10 dưới đây trình bày quá trình tương tác của hai xung áp suất và quá trình tiến triển của xung áp suất khi không có tương tác trong hỗn hợp nitơ lỏng chứa bọt hơi. Trong trường hợp này các điều kiện đầu và điều kiện biên được cho như sau: pmax= 1.5; p0 = 0.1 MPa; bán kính bọt R0 = 1 mm; L = 1 m; T0 = 77.350; 20 = 0.5% và t0 = 1 ms. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 200 400 600 800 1000 mm p / p o 2 3 2 1 1 3
Hình 10. Quá trình tương tác của hai xung áp suất (đường cong liên tục mảnh) và quá trình tiến triển của xung áp suất khi không có tương tác (đường cong liên tục đậm) trong hỗn hợp lỏng - hơi của nitơ lỏng chứa bọt hơi.
Các đường cong từ 1-3 tương ứng với các khoảng thời gian t = 1; 21.7 và 35 ms (tức là tại các thời điểm trước tương tác, thời điểm tương tác và sau tương tác sóng). Trong trường hợp này p = 4.54, do tại thời điểm xảy ra tương tác thì áp suất lớn nhất nhận được là 0.865Mpa, còn nếu không xảy ra tương tác thì áp suất tại cùng thời điểm là 0.265 Mpa.
Qua các kết quả nghiên cứu về quá trình tương tác sóng trong một số hỗn hợp được trình bày trên đây, có thể thấy qua quá trình tương tác sóng thì dáng điệu của sóng không thay đổi, nhưng tốc độ lan truyền của sóng thay đổi, bởi do tốc độ lan truyền của sóng phụ thuộc chủ yếu vào cường độ của nó. Các đại lượng không thứ nguyên p của các hỗn hợp của nước và nitơ lỏng tương ứng là 2.8 và 4.54 cho thấy tính phi tuyến của các hỗn hợp tương ứng tăng dần. Điều này có được khi so sánh kết quả biểu diễn trên hình 5 và hình 11
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 200 400 600 800 1000 2 1 mm p/ po
Hình 11:So sánh các profile áp suất tại thời điểm xảy ra tương tác sóng trong các hỗn hợp lỏng - hơi của nitơ lỏng và nước tương ứng với các đường cong 1; 2 ;
Các kết quả thu nhận được trên hình 11 cho thấy các profile áp suất mô tả quá trình lan truyền của xung trong hỗn hợp khác nhau là khác nhau. Điều đó chứng tỏ quá trình trao đổi nhiệt chất giữa các pha trong các hỗn hợp khác
nhau là khác nhau. Các kết quả đã cho thấy tốc độ lan truyền của sóng trong hỗn hợp của nước thấp hơn trong hỗn hợp của nitơ lỏng, điều đó cho thấy quá trình trao đổi nhiệt chất trong hỗn hợp của nước diễn ra mạnh hơn trong hỗn hợp của nitơ lỏng. 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1 2 3 2 1 3 mm p/p o
Hình 12:Các profile áp suất 1; 2 và 3 tại cùng thời điểm 1; 25; và 40 ms khi xung áp suất lan truyền, không tương tác trong hỗn hợp nitơ lỏng ( đường nét mảnh )và nước( đường nét đậm)
Chính vì sự khác nhau cơ bản của các tính chất vật lý nhiệt của các hỗn hợp, nên đã ảnh hưởng mạnh đến sự khác nhau tới động lực học sóng của các môi trường.