METHOD FOR CALCULATION OF THE APPROACH OF BUBBLES TO JUSTIFY THE MECHANISM OF ULTRASONIC DEGASSING OF A LIQUID
Authors: Р.Н. Голых, , С.Н. Цыганок, , В.Н. Хмелёв, , А.Р. Барсуков, , В.А. Шакура, , В.Д. Минаков, 
Published: January 2023

В жидкости, на которую воздействуют относительно интенсивные акустические колебания, уменьшается количество газа, как растворённого, так находящегося в виде пузырьков. Этот эффект находит применение в промышленной практике при дегазации расплавов металла и стекла, растворов смол, вискозы и масел, различного рода напитков и прочего. Кроме того, ультразвуковая дегазация является одной из причин ускорения электрохимических процессов в звуковом поле. Один из наиболее очевидных механизмов ультразвуковой дегазации заключается в том, что под действием ультразвуковых колебаний происходит сближение кавитационных пузырьков, их коалесценция и в результате пузырьки всплывают быстрее. Создана численная модель коалесценции пузырьков жидкости. Доказана единственность второй производной радиуса кавитационного пузырька по времени при её выражении через 0-е и 1-е производные радиуса с учётом сил Бьеркнеса при взаимодействии кавитационных пузырьков. Получен результат о сближении кавитационных пузырьков при синфазном колебании их стенок, что может объяснять процесс дегазации жидкостей как сближение пузырьков небольших размеров в более крупные и их дальнейшее всплывание. При этом, как показали расчёты при увеличенных радиусах пузырька, сближение происходит в течение нескольких периодов колебаний, когда колебания пузырька являются малыми. Это объясняется тем, что уменьшается вторая производная радиуса кавитационного пузырька.

In a liquid that affects relatively intense acoustic effects, the amount of gas, both dissolved and in the form of bubbles, is reduced. This effect finds application in industrial practice in the degassing of metal and glass melts, the dissolution of resins, viscosities and oils, in common types of beverages and in use. In addition, ultrasonic degassing is one of the reasons for the destruction of electrochemical processes in the sound field. One of the most obvious mechanisms of ultrasonic degassing is found in the fact that under the influence of ultrasonic vibrations, cavitation bubbles approach each other, their coalescence and, as a result, the volume of bubbles is detected faster. A scientific model of coalescence of liquid bubbles has been created. The only second derivative of the radius of the cavitation bubble with respect to time is proved when it is expressed in terms of the 0th and 1st derivatives of the radius, taking into account the Bjerknes force in the presence of cavitation bubbles. Obtaining results on the convergence of cavitation bubbles during in-phase oscillations of their walls, which can explain the process of degassing of liquids as the convergence of small-sized bubbles in a larger one and their gradual development. In this case, as measured by calculations with increased bubble manifestations, the approach occurs during several periods of manifestation, when the bubbles are found to be small. This is explained by the fact that the second derivative of the radius of the cavitation bubble.