Акусто-гидродинамические явления

В результате необратимого взаимодействия акустических волн любой природы и поляризации со средой им сопутствует направленный массоперенос, т.е. средний по времени поток массы среды. Этот поток массы называют акустическим течением, звуковым ветром и т.п. В лаборатории нелинейной акустики с шестидесятых годов ведутся экспериментальные и теоретические исследования этого явления. Продольные упругие, поперечные вязкие, продольно-поперечные капиллярно-гравитационные волны, распространяясь по материальной среде, поглощаются ею. При этом среде передаётся не только энергия, но и импульс волны. Как следствие этого и возникает массоперенос. Скорость течения тем больше, чем больше коэффициент поглощения волны в среде, чем больше плотность потока импульса в исходной волне. Эксперименты показали, что скорости могут достигать значений до метра в секунду. Коэффициент преобразования по энергии достигает 0.6 - 0.8 в сильно поглощающих средах, например, кавитирующих. Линии тока рассматриваемых течений, естественно, замкнуты. Размеры вихрей определяются безразмерными комбинациями величин характерного размера акустического источника, его частоты и амплитуды колебательного смещения, свойствами среды (плотностью, вязкостью, поглощением). Меняя эти величины можно менять направление течения жидкости в вихрях. И хотя в лаборатории нелинейной акустики накоплен огромный экспериментальный материал по исследованию акустических течений, многие вопросы остаются нерешёнными. Не решена аналитически задача об акустических течениях в условиях, приближённых к экспериментальным. Очень мало экспериментальных результатов о массопереносе вблизи волнообразно колеблющейся границы раздела и между такими границами. Крайне мало сведений об акустических потоках в реологических жидкостях. Явление массопереноса в акустических волнах широко известно в живой природе в слоях обтекания волнообразных движителей: змей, угрей, жгутиковых и даже дельфинов. Аналогичные течения возникают внутри сосудов с волнообразно деформируемыми стенками. Внутри сосудов может находиться биологическая жидкость, например, кровь. Полученные экспериментальные и теоретические результаты по исследованиям массопереноса в волновых полях были использованы и внедрены в технологию нанесения в акустическом поле металлических покрытий на поверхность любых материалов; в технологию получения однородных по структуре слитков лёгких металлов в той её части, которая определяется скоростью протекания тепло-массообменных процессов. Был разработан прибор - искусственное лёгкое, в котором акустические течения в поперечных волнах интенсифицировали процесс переноса крови, насыщение её кислородом и выделение из неё углекислого газа. Этот прибор удовлетворял по своим характеристикам всем мировым стандартам.