Gas and Aerosol Resonance Oscillations in an Open Pipe with an Abrupt Change in Cross Section

D. A. Gubaidullin; Губайдуллин Д. А.; R. G. Zaripov; Зарипов Р. Г.; L. A. Tkachenko; Ткаченко Л. А.; L. R. Shaidullin; Шайдуллин Л. Р.; S. A. Fadeev; Фадеев С. А.

doi:10.31857/S0040364423010209

Gas and Aerosol Resonance Oscillations in an Open Pipe with an Abrupt Change in Cross Section

Authors: Gubaidullin D.A.¹^,2, Zaripov R.G.¹, Tkachenko L.A.¹, Shaidullin L.R.¹, Fadeev S.A.¹
Affiliations:
1. Institute of Mechanics and Mechanical Engineering, Kazan Scientific Center, Russian Academy of Sciences
2. Lobachevsky Institute of Mathematics and Mechanics, Kazan (Volga Region) Federal University
Issue: Vol 61, No 1 (2023)
Pages: 145-148
Section: Short Communications
URL: https://journals.rcsi.science/0040-3644/article/view/138662
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423010209
ID: 138662

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Gas oscillations and aerosol dynamics at a resonance frequency in an open pipe with a changing cross section have been studied. The dependences of the amplitude of gas pressure oscillations and the time of aerosol deposition were obtained for different amplitudes of piston displacement at resonance. The presence of a changing cross section made it possible to obtain more intense oscillations as compared to a homogeneous pipe, while the shape of the pressure wave remained continuous and close to harmonic for all considered excitation amplitudes. A decrease in the concentration of aerosol droplets over time was revealed, accelerating with increasing amplitude of piston displacement.

References

Rudenko O.V. Nonlinear Standing Waves, Resonance Phenomena, and Frequency Characteristics of Distributed Systems // Acoust. Phys. 2009. V. 55. № 1. P. 27.
Медников Е.П. Акустическая коагуляция и осаждение аэрозолей. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 263 с.
Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е. Нелинейная волновая механика и технологии. Волновые и колебательные явления в основе высоких технологий. Изд. 2-е, доп. М.: Ин-т комп. иссл., 2011. 780 с.
Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987. Т. 1. 464 с.
Губайдуллин Д.А., Осипов П.П. Аэрогидродинамика дисперсной частицы. М.: Физматлит, 2020. 176 с.
Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Осипов П.П., Ткаченко Л.А., Шайдуллин Л.Р. Волновая динамика газовзвесей и отдельных частиц при резонансных колебаниях (обзор) // ТВТ. 2021. Т. 59. № 3. С. 443.
Amundsen D.E., Mortell M.P., Seymour B.R. Resonant Oscillations in Open Axisymmetric Tubes // Z. Angew. Math. Phys. 2017. V. 68. P. 139.
Зарипов Р.Г. Нелинейные колебания газа в открытой трубе // Акуст. журн. 1977. Т. 23. № 3. С. 378.
Seymour B.R., Mortell M.P. Nonlinear Resonant Oscillations in Open Tubes // J. Fluid Mech. 1973. V. 60. № 4. P. 733.
Townsend R.J., Hill M., Harris N.R., McDonnell M.B. Performance of a Quarter-wavelength Particle Concentrator // Ultrasonics. 2008. V. 48. P. 515.
Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Ткаченко Л.А., Шайдуллин Л.Р. Осаждение дыма при нелинейных колебаниях в открытой трубе вблизи резонанса // ТВТ. 2019. Т. 57. № 5. С. 793.
Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Ткаченко Л.А., Шайдуллин Л.Р. Динамика аэрозоля в открытой трубе при колебаниях различной интенсивности вблизи резонанса // ТВТ. 2018. Т. 56. № 1. С. 145.
Вараксин А.Ю. Столкновения частиц и капель в турбулентных двухфазных потоках // ТВТ. 2019. Т. 57. № 4. С. 588.
Вараксин А.Ю. Двухфазные потоки с твердыми частицами, каплями и пузырями: проблемы и результаты исследований // ТВТ. 2020. Т. 58. № 4. С. 646.
Ilinskii Y.A., Lipkens B., Lucas T.S., Van Doren T.W., Zabolotskaya E.A. Nonlinear Standing Waves in an Acoustical Resonator // J. Acoust. Soc. Am. 1998. V. 104. P. 2664.
Chun Y.D., Kim Y.H. Numerical Analysis for Nonlinear Resonant Oscillations of Gas in Axisymmetric Closed Tubes // J. Acoust. Soc. Am. 2000. V. 108. P. 2765.
Ни А.Л. Нелинейные околорезонансные колебания газа в трубе переменного сечения // ПМТФ. 1985. № 3. С. 106.
Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Ткаченко Л.А., Шайдуллин Л.Р. Экспериментальное исследование осаждения аэрозоля в закрытой трубе с изменяющимся сечением // ТВТ. 2022. Т. 60. № 1. С. 443.
Tkachenko L.A., Shaidullin L.R., Kabirov A.A. Acoustothermal Effect in an Open Tube with Section Leap for Non-linear Gas Vibrations // Lobachevskii J. Mathematics. 2020. V. 41. № 7. P. 1300.
Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Г., Ткаченко Л.А. Экспериментальное исследование колебаний аэрозоля в открытой трубе в безударно-волновом режиме // ТВТ. 2013. Т. 51. № 6. С. 955.
Бейкер Р. Введение в теорию виброиспытаний. М.: LDS, 1994. 44 с.
Gubaidullin D.A., Zaripov R.G., Tkachenko L.A., Shaidullin L.R. Deposition of Polydisperse Gas Suspensions with Nonlinear Resonance Oscillations in a Closed Tube // J. Acoust. Soc. Am. 2019. V. 145. P. EL30.