ИСТИНА

Стоячие акустические волны конечной амплитуды привлекают внимание исследователей в связи с возможностью получения заметных нелинейных эффектов в небольших областях, занятых газом или жидкостью. Большинство исследований было посвящено изучению плоских волн в закрытых участках прямых труб постоянного сечения. В настоящем проекте рассматривается случай нелинейного акустического резонатора, принципиально отличающегося от устройств, исследуемых в предшествующих работах. В качестве резонатора рассматривается жидкая сфера с абсолютно мягкой границей. Внимание к задаче в такой постановке было привлечено в связи с наблюдениями поведения капель жидкости в процессе развития акустического фонтана – акусто-гидродинамического явления, нашедшего применение, например, в ультразвуковых увлажнителях воздуха и ингаляторах. При фокусировке интенсивного ультразвукового пучка на границу жидкость–воздух возникает явление, называемое ультразвуковой атомизацией. При этом происходит образование холодного пара, т.е. ультразвук превращает жидкость в аэрозоль. При повышении интенсивности ультразвука с поверхности жидкости начинает вырываться струя жидкости – возникает так называемый акустический фонтан. Основной целью данного проекта является теоретическое исследование особенностей, возникающих в процессе нелинейной эволюции стоячей акустической волны в сферическом резонаторе с абсолютно мягкой поверхностью, являющимся моделью жидкой капли акустического фонтана. В процессе выполнения проекта будут проведены численные эксперименты, воспроизводящие динамику акустического и теплового полей внутри данной жидкой капли, а также нелинейную динамику парогазового пузыря, образованного в центре капли и растущего под действием давления пара внутри него.

Standing acoustic waves of finite amplitude attract the attention of researchers in connection with the possibility of obtaining noticeable nonlinear effects in small regions occupied by gas or liquid. Most of the research was devoted to the study of plane waves in closed sections of straight pipes of constant cross-section. In the present project, the case of a nonlinear acoustic cavity, which is fundamentally different from the devices studied in previous works, is considered. A liquid sphere with an absolutely soft boundary is considered as a resonator. Attention to the problem in this formulation was drawn in connection with observations of the behavior of liquid droplets during the development of an acoustic fountain - an acousto-hydrodynamic phenomenon used in, for example, ultrasonic humidifiers and inhalers. When an intense ultrasonic beam is focused on the liquid-air interface, a phenomenon called ultrasonic atomization occurs. This produces a cold vapor, i. e. ultrasound turns the liquid into an aerosol. With an increase in the intensity of ultrasound a jet of liquid begins to break out from the surface of the liquid, which is a so-called acoustic fountain. The main goal of this project is a theoretical study of the features arising in the process of nonlinear evolution of a standing acoustic wave in a spherical resonator with an absolutely soft surface that is a model of a liquid drop of an acoustic fountain. In the course of the project, numerical experiments will be performed that reproduce the dynamics of the acoustic and thermal fields inside the liquid drop, and also the nonlinear dynamics of the vapor-gas bubble formed at the center of the drop and growing under the influence of the vapor pressure inside it.