Динамика оболочечных и капельных микроструктур при акусто-вибрационном воздействии (1102856), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Задача решена втерминах безразмерного скалярного потенциала в сферической системе координатс началом отсчета, совпадающим с геометрическим центром жидкой микросферы.В §1 главы IV дана характеристика системы «капля на подложке» иобсуждены методы акустического воздействия на нее в современных технологиях.В §2 главы IV получена система уравнений для расчета нормальных частотмикрокапли и форм ее нормальных мод, а также система уравнений для построенияв заданный момент времени поверхности капли при вибрации подложки.В §3 главы IV численно построено решение этих систем для некоторыхзначений угла смачивания  0 . На рис.

8 в безразмерных координатах представленынормальные моды для капли воды с углом смачивания  0   3 и  0  2 3 . Втаблице 1 указаны соответствующие нормальные частоты для трех характерныхразмеров капли при угле смачивания  0   3 . Показано совпадение с высокойточностьюбезразмерныхнормальных18частоткапельнаподложке,Таблица 1.

Нормальные частоты двух «взаимодополняющих» капель водына подложке с углами смачивания  0   3 и  0  2  3 для трех характерныхрадиусов: R1 =1 мм, R2 =0.5 мм, R3 =0.1 мм.НомернормальноймодыНормальные частоты, ГцБезразмерные нормальныечастотыR1R2R3R1R2R3226073682326.09206.09466.0954329283293216.83686.88626.902044131167130499.67099.66439.6622взаимодополняющих друг друга до полной сферы (т.е. капель с угловымиразмерами  0 и   0 ). При этом форма нормальных поверхностных модсущественно зависит от углового размера капли и условия связи на контуресмачивания.Исходя из результатов численного решения системы уравнений предыдущегопараграфа, в §3 главы IV продемонстрировано, что изменения формы капли привибрацииподложкимогутбытьсущественными,несмотрянаусловиенесжимаемости жидкости (рис.

9). Это обстоятельство следует связывать сразвивающимися под действием эффективной силы тяжести перемещениямиа)Рис. 9.б)в)г)Деформированная поверхность капель воды радиусом 0,1 мм при  0   3и  0  2 3 на вибрирующем основании (частота вибрации 1 кГц, амплитудасмещения подложки 10 мкм) в последовательные моменты времени: а) 0,012 с; б)0,12 с; в) 0,228 с; г) 0,636 с. Смещения частиц жидкости у поверхности каплиувеличены в 20 раз.19частиц жидкости внутри капли. Они определяют величину деформации капли ибудут тем значительнее, чем ниже частота и выше амплитуда колебаний подложки.При этом «рельефность» поверхности капли невелика, что соответствует низшимвозбуждаемым модам.

С ростом частоты внешнего воздействия «рельефность»капли увеличивается, т.к. в формировании ее поверхности возрастает вклад болеевысоких мод.ВдиссертационнойЗаключенииработысформулированыосновныерезультаты и выводы.Основные результаты и выводы1.Предложен аналитический метод расчета динамики оболочечных систем сучетом акустомеханических характеристик их мембран и структурногоразделения содержимого на жидкую и газовую фазы.2.Показано,чтоприультразвуковомвоздействиидеформацияформыоболочечной системы без газовой полости внутри обусловлена сдвиговымитечениямизаполняющейжидкости;деформацияпреимущественноопределяется градиентом давления в воздействующей волне, а не егоабсолютной величиной.3.Показано, что в динамике сильно сжимаемых микрокапсул (с газовой полостьювнутри) преобладает сферически симметричная мода; ее амплитуда ирезонансная частота преимущественно определяются объемом газовой полостии характеристиками упругой мембраны.4.Показано, что локальные относительные изменения площади оболочки вобластях наибольшей кривизны на несколько порядков превосходят общееинтегральноеотносительноеизменениеплощадивсейповерхностимикроструктуры.5.Предложенновыйлокальныйкритерийобразованиядефектов(пор),приводящих к разрушению мембраны, основанный на величине локальногоизменениявоздействия.ееплощадиСпомощьюпридеформацияхэтогокритерия20впроцессепоказано,акустическогочторазрушениеоболочечных систем при импульсном воздействии более эффективно применьшей скорости деформации их мембран.6.Данырекомендациипопараметрамультразвуковоговоздействиядлядостижения наибольших деформаций системы с учетом ее структурных иакустомеханических характеристик; разработаны процедуры расчета этихпараметров.7.Проведенаклассификациямеханизмовакустическоговоздействиянаклеточные структуры.

Экспериментально показано, что при этом наблюдаютсяэффекты последействия, связанные с изменением проницаемости мембран(порядка минут). Обсуждены возможности применения эффекта в медицинскойакустике.8.Предложенметод расчета формы капли на вибрирующей подложке,основанный на введении ограничивающих связей в точках секущей плоскости.Метод позволяет получать результаты для капли с острым и тупым угломсмачивания для гидрофильного и гидрофобного основания: анализироватьмодовый состав формы капли, находить наборы нормальных частот длярезонансного возбуждения системы и строить поверхности вибрирующихкапель.Полученныенаосноверазвитойтеориисоотношения для капель с конкретными угламичастотно-модовыесмачивания хорошосогласуются с имеющимися экспериментальными данными и с результатамиработ по колебаниям полусферической капли.21Список опубликованных работ1.

Ilyukhina M.A., Makov Yu.N. Analysis of shape perturbations of a drop on avibrating substrate for different wetting angles. Acoust. Phys. 2009. V. 55. No. 6. P.722-728.2. Илюхина М.А. Деформации клеточной мембраны при ударно-импульсномвоздействии. Вестн. Моск.

ун-та. Физ. Астрон. 2008. № 1. С. 40–44.3. ИлюхинаМ.А.,МаковЮ.Н.Деформациилипидныхмембранприультразвуковом воздействии и локальный критерий их разрушения. Вестн.Моск. ун-та. Физ. Астрон. 2005. № 5. С. 39-43.4. Илюхина М.А. Эффекты нетеплового воздействия ультразвука на клеточныеструктуры и мембранные поры. Международная конференция студентов,аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов–2002»,секция «Физика». Сборник тезисов. Москва.

2002. С. 97-99.5. Илюхина М.А. Оценка резонансных частот клетки и сердца человека.Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых пофундаментальным наукам «Ломоносов – 2003», секция «Физика». Сборниктезисов. Москва. 2003. С. 108-110.6.

Илюхина М.А., Маков Ю.Н. Эффекты акустомеханического воздействия наклеточные мембраны. Сборник трудов XV сессии РАО. Нижний Новгород.2004. Т. 3. С. 62-65.7. Илюхина М.А., Маков Ю.Н. Нелинейная динамика отверстия в растягиваемойпленке: аналогия с классической пузырьковой кавитацией. Сборник трудов XVIсессии РАО. Москва. 2005.

Т. 3. С. 107-110.8. Илюхина М.А., Маков Ю.Н.. Физические аспекты новых медицинскихтехнологий с воздействием ультразвука на биомембраны и микрокапсулы. IIЕвразийский конгресс по медицинской физике и инженерии «Медицинскаяфизика–2005». Сборник тезисов. Москва. 2005. С. 208-209.9. Илюхина М.А., Маков Ю.Н. Действие терапевтического ультразвука наклеточном уровне. Сборник трудов XVIII сессии РАО.

Таганрог. 2006. Т 3. С.87-90.10. Илюхина М.А. Механические эффекты ударноволнового воздействия наклеточном уровне. Сборник трудов XIX сессии РАО. Нижний Новгород. 2007.Т. 3. С. 123-126.22.

Характеристики

Список файлов диссертации