ВВЕДЕНИЕ ......................................................... 5 Глава 1. АКУСТИКА И УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В ГОМОГЕННОЙ ГАЗО- И ПАРОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ ........................... 6 1.1. Основные соотношения гомогенной модели ................. 6 1.2. Скорости звука ......................................... 7 1.3. Распространение малых возмущений и нелинейных волн .... 10 1.4. Ударные волны ......................................... 17 1.5. Движение гомогенной двухфазной среды в каналах ........ 21 Глава 2. ДИНАМИКА ГАЗОВЫХ И ПАРОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ .................. 25 2.1. Динамика газового пузырька ............................ 25 2.2. Основные уравнения динамики и теплообмена парового пузырька .............................................. 32 2.3. Рост и схлопывание паровых пузырьков .................. 35 2.4. Динамика паровой полости при непрерывном изменении давления .............................................. 41 2.5. Учет неравновесного испарения в задачах динамики парового пузырька ..................................... 47 2.6. Результаты экспериментальных исследований ............. 52 Глава 3. ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМАХ ........... 63 3.1. Динамическая модель пузырьковой суспензии ............. 63 3.2. Волновые уравнения для среды бэз диссипации энергии ... 66 3.3. Волновые уравнения для среды с диссипативными эффектами ............................................. 74 3.4. Осцилляторная ударная волна ........................... 78 3.5. Численное решение уравнения Кортевега - де Вриза - Бюргерса .............................................. 79 3.6. Ударные волны умеренной интенсивности ................. 82 3.7. Экспериментальные данные о распространении возмущений давления в жидкости с пузырьками газа ................. 87 3.8. Тепловые процессы в волновой динамике пузырьковых систем ................................................ 97 3.9. Учет сжимаемости жидкости. Двухволновое уравнение .... 102 Глава 4. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОЛН В ЖИДКОСТИ С ПУЗЫРЬКАМИ ПАРА .... 109 4.1. Равновесная модель распространения волны ............. 109 4.2. Дисперсионные соотношения для акустических волн ...... 113 4.3. Ячеистая модель парожидкостной среды ................. 115 4.4. Линейные и нелинейные волны .......................... 119 4.5. Слабые ударные волны ................................. 132 4.6. Акустика снарядного режима течения двухфазной среды .. 133 Глава 5. ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД ....... 142 5.1. Возмущения на поверхности раздела двух полуограниченных пространств, заполненных невязкими жидкостями разной плотности .......................... 142 5.2. Возмущения на границе двух плоскопараллельных потоков невязких жидкостей ........................... 145 5.3. Гравитационные волны на "мелкой воде" ................ 149 5.4. Кинематические волны ................................. 156 5.5. Капилярные волны на поверхности пленки ............... 159 Глава 6. ВОЛНОВОЕ ТЕЧЕНИЕ ПЛЕНОК ЖИДКОСТИ ..................... 163 6.1. Применение пленок жидкости в технике ................. 163 6.2. Динамические и кинематические волны на поверхности пленки ............................................... 166 6.3. Многоволновой подход к анализу волнообразования на поверхности пленки ................................ 172 6.4. Анализ устойчивости пленочного течения и линейных волн малой амплитуды ................................. 178 6.5. Волны на наклонно стекающей пленке жидкости .......... 180 6.6. Экспериментальное изучение волн на поверхности вертикальной пленки .................................. 189 6.7. Качественное описание волн на пленке жидкости ........ 193 6.8. Мгновенный профиль скорости в волновой пленке жидкости ............................................. 198 6.9. Волны в области волнообразования ..................... 199 6.10. Стационарные двумерные волны ......................... 202 6.11. Эволюция начальных одиночных возмущений .............. 207 6.12. Волны на границе пленки жидкости свободно стекающей в другую жидкость .................................... 210 ЛИТЕРАТУРА ..................................................... 217 INTRODUCTION ..................................................... 5 Chapter 1. ACOUSTICS AND SHOCK WAVES IN HOMOGENEOUS GAS- AND VAPOUR-LIQUID MIXTURES ................................ 6 1.1. Basic relations in homogeneous models ................. 6 1.2. Sound velocities ...................................... 7 1.3. Propagation of small perturbations and nonlinear waves ................................................ 10 1.4. Shock waves .......................................... 17 1.5. Channel motion of a homogeneous two-phase medium ..... 21 Chapter 2. DYNAMICS OF GAS AND VAPOUR BUBBLES ................... 25 2.1. Dynamics of vapour bubble ............................ 25 2.2. Basic equations of dynamics and heat transfer of vapour bubble ........................................ 32 2.3. Growth and collapse of vapour bubbles ................ 35 2.4. Dynamics of vapour cavity with continuous varia tion of pressure ..................................... 4l 2.5. Consideration of nonequilibrium evaporation in problems of vapour-bubble dynamics ................... 47 2.6. Experimental results ................................. 52 Chapter 3. WAVE PROCESSES IN GAS-LIQUID SYSTEMS ................. 63 3.1. A dynamic model of bubble suspension ................. 63 3.2. Wave equations for media without energy dissipa tion ................................................. 66 3.3. Wave equations for media with dissipative effects .... 74 3.4. Oscillating shock wave ............................... 78 3.5. A numerical solution for Korteveg-de Vries-Bьrgers equation ............................................. 79 3.6. Shock waves of moderate intensity .................... 82 3.7. Experimental data on propagation of pressure perturbations in a liquid with gas bubbles ........... 87 3.8. Heat processes in wave dynamics of bubble systems .... 97 3.9. Consideration of liquid compressibility. Two-wave equation ............................................ 102 Chapter 4. WAVE PROPAGATION IN A LIQUID WITH VAPOUR BUBBLES .... 109 4.1. An equilibrium model of wave propagation ............ 109 4.2. Disperse relations for acoustic waves ............... 113 4.3. A cell model of vapour-liquid medium ................ 115 4.4. Linear and nonlinear waves .......................... 119 4.5. Weak shock waves .................................... 132 4.6. Acoustics of slug flow of two-phase medium .......... 133 Chapter 5. WAVE PROCESSES ON THE INTERFACE OF TWO MEDIA ........ l42 5.1. Perturbations on the interface of two semilimited spaces filled with nonviscous liquids of different density ............................................. 142 5.2. Perturbations on the boundary of two plane- parallel flows of nonviscous liquids ................ 145 5.3. Gravitational waves on "shallow water" .............. 149 5.4. Kinematic waves ..................................... 156 5.5. Capillary waves on film surface ..................... 159 Chapter 6. WAVE FLOW OF LIQUID FILMS ........................... 163 6.1. The use of liquid films in technique ................ 163 6.2. Dynamic and kinematic waves on film surface ......... 166 6.3. Multiwave approach to wave formation on film surface ............................................. 172 6.4. Analysis of film flow and low-amplitude linear waves stability ..................................... 178 6.5. Waves on oblique falling liquid film ................ 180 6.6. Experimental investigation of waves on vertical film surface ........................................ 189 6.7. Qualitative description of liquid-film waves ........ 193 6.8. Instantaneous velocity profile in wave liquid film .. 198 6.9. Waves in the region of wave formation ............... 199 6.10. Stationary two-dimensional waves ................... 202 6.11. Evolution of initial solitary perturbations ........ 207 6.12. Waves on the boundary of a liquid film freely falling into another liquid ........................ 210 REFERENCES ..................................................... 217