Autor prezentacji: Prof. dr hab Henryka Czyż
Oddziaływanie fal mechanicznych z niejednorodnym ośrodkiem płynnym to zagadnienia należące do klasy zjawisk fizycznych, które towarzyszą propagacji fal akustycznych w dwuskładnikowych ośrodkach niejednorodnych, np. zawiesiny, aerozole. Opis naukowy tych zjawisk nazywany jest akustyką fazy rozproszonej, czyli akustyką jednego tylko składnika dwuskładnikowego ośrodka, w którym istnieje pole akustyczne. W rozważaniach zakłada się, że faza rozproszona nie rozpuszcza się w ośrodku płynnym, a analizowane zjawiska fizyczne związane są z przekazywaniem - w polu akustycznym, pędu z płynu rozpraszającego do zawieszonych w nim cząstek. Prowadzi to do przemieszczania się czyli transportu (dryfu) zawieszonych cząstek oraz zmian ich lokalnych koncentracji. Zagadnienia akustyki fazy rozproszonej obejmują odległe od siebie dziedziny nauki: aero- i hydrodynamikę, mechanikę aerozoli, fizykę, matematykę i akustykę.
Właściwości pola akustycznego, które polegają na przyspieszaniu ruchu cząstek rozproszonych w ośrodkach płynnych posiadają ważne aspekty aplikacyjne bowiem w toku procesów akustycznych, zwiększeniu ulegają promienie cząstek rozproszonych. Zmniejsza się toksyczność aerozolu, zmniejsza się rozproszenie światła, co zwiększa przezroczystość ośrodka.
Zwiększenie promienia i ciężaru cząstek może powodować też wytrącanie się ich z ośrodka gazowego pod wpływem siły ciężkości lub wydostanie się na powierzchnię cieczy pęcherzyków gazu pod wpływem siły wyporu. Ważnym problemem jest umiejętność doboru takich wartości parametrów pola akustycznego do parametrów zawieszonych cząstek aby procesy technologiczne były optymalne. Dotyczy to zarówno prac teoretycznych jak i doświadczalnych.
Cząstki ciała stałego lub cieczy rozproszone w ośrodku płynnym wykazują dużą ruchliwość. Jeśli w ośrodku płynnym rozchodzi się fala akustyczna cząstki fazy rozproszonej wykazują dodatkowo ruchy o bardziej złożonym charakterze : biorą udział w ruchu drgającym ośrodka oraz poruszają się ruchem postępowym tzn. są unoszone, dryfują pod wpływem czynników, takich jak miedzy innymi: ciśnienie promieniowania dźwięku na cząstkę, asymetria ruchu drgającego ośrodka w fali stojącej,
W polu akustycznym rzeczywisty ruch cząstki zawieszonej w ośrodku płynnym jest złożeniem
szybkiego ruchu drgającego i powolnego ruchu postępowego względem ośrodka płynnego. Składowa postępowa tego ruchu nazywa się: znos, unos dryf.
Aby porównać różne typy dryfów oraz scharakteryzować ich zależność od parametrów: ośrodka, pola akustycznego i cząstki podać należy wartości i kierunki sił działających na te cząstki wprowadzono bezwymiarowe wielkości zwane unormowaną amplitudą przyspieszenia cząstki pod wpływem siły dryfu.
Z porównania wzorów wynika, że unormowana amplituda przyspieszenia cząstki pod wpływem siły dryfu asymetrycznego zależy tylko od współczynnika porywu cząstki mp ,
Odpowiednia amplituda dryfu radiacyjnego zależy od współczynnika opływu cząstki mg oraz od gęstości względnej (jest to fakt charakterystyczny dla dryfu radiacyjnego). Zależą też od promienia cząstki poprzez współczynniki mp i mg.
Przy ustalonej częstotliwości istnieje pewien charakterystyczny promień cząstki wyznaczający typ dryfu, pod wpływem którego cząstka się porusza. Natomiast przy określonej wielkości cząstki (co zachodzi w praktyce dla zawiesin monodyspersyjnych) o typie dryfu decyduje częstotliwość fali. Istnieje więc pewna częstotliwość wyznaczająca obszary dominacji obu typów dryfu. Przegląd wyników badań rozważanego zagadnienia w dostępnej literaturze wskazuje na szerokie wykorzystanie pola akustycznego w zastosowaniach technicznych .
Oryginalne streszczenie: Pani prof. H. Czyż
