Коэффициент поглощения акустических волн в проводящей жидкости: термодинамическое исследование влияния электрического и магнитного полей Текст научной статьи по специальности «Физика»

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

КОЭФФИЦИЕНТ ПОГЛОЩЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В ПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ: ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО ПОЛЕЙ Гасанов Э.Г. Email: Hasanov1159@scientifictext.ru

Гасанов Эльчин Гафар оглы - кандидат технических наук, и.о. доцента,

кафедра информационных технологий в системе управления, Академия Государственного Управления при Президенте Азербайджана, г. Баку, Азербайджанская Республика

Аннотация: в начале вкратце о распространении и поглощении акустических волн. Распространение акустических волн характеризуется в первую очередь скоростью звука. При определённых условиях наблюдается дисперсия звука - зависимость скорости акустических волн от частоты. По мере распространения происходит постепенное затухание звука, т. е. уменьшение интенсивности акустических волн. Оно обусловлено в значительной степени поглощением звука, связанным с необратимым переходом энергии акустической волны в теплоту. Распространение акустических волн рассматривается методами волновой акустики либо геометрической акустики. При большой интенсивности акустических волн наблюдаются искажение их формы и другие нелинейные эффекты. Ключевые слова: влияние, электрические и магнитные поля, коэффициент поглощения, жидкость.

THERMODYNAMIC STUDY OF THE INFLUENCE OF ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS ON THE ABSORPTION COEFFICIENT OF ACOUSTIC WAVES IN A CONDUCTING FLUID Hasanov E.G.

Hasanov Elchin Gafar oglu - Candidate of Technical Sciences, Acting Associate Professor, DEPARTMENT OF INFORMATION TECHNOLOGIES IN THE MANAGEMENT SYSTEM, ACADEMY OF PUBLIC ADMINISTRATION UNDER THE PRESIDENT OF AZERBAIJAN, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN

Abstract: applying the law of conservation of energy to the process of interaction of high-frequency acoustic waves with a conducting liquid, it is established that the presence of a constant electric and magnetic fields leads to an increase in the absorption coefficient of acoustic waves in a conducting liquid.

A formula is derived that establishes a relationship between the acoustic and thermophysical properties of waves and liquids with the strength of electric and magnetic fields. It is very important to know that any transformations that do not extend the frequency spectrum of the original signals and interference involved in this transformation can be attributed to linear signal transformations.

Keywords: influence, electric and magnetic fields, absorption coefficient, liquid.

УДК 622

Постановка задачи: в последние годы в периодической печати научных журналов широко обсуждается возможность повышения эффективности технологических процессов с помощью физических полей. В частности в нефтяной промышленности одной из актуальных проблем является очистка призабойной зоны нефтяной скважины от песчаной пробки с помощью высокочастотных акустических волн. Основными характеристиками

акустических волн при распространении в жидкости является скорость распространения и коэффициент поглощения. В связи с этим исследованием отмеченных параметров акустических волн было посвящено огромное количество теоретических и экспериментальных работ, краткий обзор которых приводится в [1].

Интерес применения различных физических полей для повышения эффективности технологических процессов объясняется несколькими причинами:

- технической простотой реализации воздействия;

- экономически выгодной;

- экологически чистой;

Вместе с тем некоторые вопросы, имеющие важное практическое значение не были исследованы и по сей день. К этим нерешенным вопросам относиться и влияние напряженностей электрического и магнитного полей на коэффициент поглощения акустических волн в проводящей жидкости.

Учитывая вышеотмеченное данная работа посвящена термодинамическому

исследованию напряженностей электрического и магнитного полей на коэффициент поглощения акустических волн в проводящей жидкости.

Решение задачи. Для решения задач о влиянии напряженностей электрического и магнитного полей на коэффициент поглощения акустических волн в проводящей жидкости применятся закон сохранения энергии на процесс взаимодействия акустических волн с проводящей жидкостью. Акустическая волна в жидкости распространяется со скоростью 1200-1500 м/с, что позволяет считать, что процесс распространения акустических волн в жидкости происходит адиабатически, т.е. теплообмен с окружающей средой отсутствует.

Поэтому поглощенная энергия акустической волны полностью идет по увеличению внутренней энергии жидкости и жидкость нагревается. Принимается, что теплофизические свойства жидкости и акустические свойства волны постоянны, и волна распространяется до полного поглощения.

Также принимается, что температурное поле стационарное и перенос тепла за счет диффузии намного меньше, чем за счет конвекции. С учетом вышеотмеченного закон сохранения энергии в рассматриваемом случае записывается в виде [1]:

Срру х = оЙо е " ах + с (E+v В)2 (1)

Из решения уравнения (1) при условии Т (0) й Т й Т(1), 0 й х й I имеем

ДТ =т( о -Т(°) = ¿Р7 (1- е" а) + сс^т (Е + vB)2 (2)

Из формулы (2) определяем коэффициент поглощения акустических волн в проводящих жидкостях:

а = - -1п[1 + — х (Е + уВ)2 - ДТ (3)

С увеличением напряженности электрического и магнитного полей, коэффициент поглощения проводящей жидкости увеличивается.

Формула (3) устанавливает связь между теплофизическими и электрическими свойствами жидкости с коэффициентом поглощения. При отсутствии электрического и магнитного полей, т.е. когда Е = В = 0, при прочих равных условиях из (3) имеем

О = - 1 1п [1 - ДТ (4)

С целью оценки и влияния напряженностей электрического и магнитного полей на коэффициент поглощения рассмотрим отношение — .

Из формул (3) и (4) имеем:

о 1п [ 1 + С-х (Е + уВ ) 2 - ДТ а^.]

_ = _к_к__(5)

о ыъ ( 1 - ДТ ае^) (5)

Из выведенной формулы (5) следует что, она справедлива для случая, когда интенсивные акустические волны удовлетворяют условию J0 > ДТ Cppv. Прикладные расчеты при данных

ДТ = 1 0 nk, v= 0,1 ^ , Срр = 106 (6)

Показывает, что Jo = 106

т2

Полученное значение Jo соответствует поверхностной плотности энергии ультразвука средней частоты. Из формулы (5) следует, что наличие электрического и магнитного полей способствует повышению коэффициента поглощения акустических волн в проводящей жидкости.

Заключение: применяя закон сохранения энергии на процесс взаимодействия высокочастотных акустических волн с проводящей жидкостью, установлено, что наличие постоянного электрического и магнитного полей приводит к повышению коэффициента поглощения акустических волн в проводящей жидкости. Выведена формула, устанавливающая связь акустических и теплофизических свойств волн и жидкости с напряженностью электрического и магнитного полей.

Применяя закон сохранения энергии, предложена формула, которая устанавливает связь между теплофизическими, электрическими свойствами проводящей жидкости с акустическими свойствами волны. Оценено влияние электрического и магнитного полей на коэффициент поглощения акустических волн в проводящей жидкости.

Список литературы /References

1. Гасанов Х.Г. "Гидродинамическое исследование взаимодействия акустических и ядерных излучений с жидкостью". Баку, Издательство «Stake», 2002, с. 384-385.

2. Красильников В.А. «Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах». 3-е изд. Москва, 1960, с. 27-31.

3. Исакович М.А. «Общая акустика». Москва, 1973; Скучик Е. Основы акустики: В 2 т. М., 1976. С. 111-114.