Моделирование распространения звука в жидкости с пузырьками воздуха

В данной статье представлено исследование распространения звуковых волн в жидкости, содержащей воздушные пузырьки, с использованием численного моделирования в программном комплексе COMSOL Multiphysics. Основное внимание уделено анализу влияния газовых включений на акустические свойства среды, в том числе дисперсии, поглощения и нелинейных эффектов. Моделирование проводилось для водной среды при стандартных условиях (P = 1 атм, T = 293.15 K) в резервуаре размером 0.1 × 0.1 × 0.5 м с жесткими границами. Исследованы два случая: при частоте 8333,3 Гц (длина волны равна двум диаметрам пузырька) и 16 667 Гц (длина волны равна диаметру пузырька). Результаты показали, что при меньшей частоте пузырек слабо влияет на распространение волны, вызывая лишь локальные возмущения, тогда как при увеличении частоты наблюдается усиленное рассеяние, формирование сложной интерференционной картины и локальное усиление акустического давления. Полученные данные подтверждают эффективность COMSOL Multiphysics для моделирования акустических процессов и открывают перспективы для дальнейших исследований, включая анализ нелинейных эффектов в ультразвуковом диапазоне и систем с множественными пузырьками.