Образование трехфазных кавитационных пузырьков с собственным электрическим полем в гидрофобной жидкости



Formation of three-phase cavitation bubbles with their own electric field in a hydrophobic liquid

The results of an experimental study of the flow of a hydrophobic liquid between non-concentric cylinders are presented. In the area of flow expansion, depending on the size of the gap between the cylinders, both gas cavitation of the dissolved gas and steam of the natural impurity of water are observed. Suspending the flow movement, the formation of three-phase gas bubbles with microdrops of water at the gas-liquid inter-face was detected. It is shown that such a gas bubble design has its own electric field. When a bubble rises, its microdroplet of water moves along the gas-liquid interface, occupies the minimum distance to the sur-face of the neighboring bubble. In the case of several three-phase bubbles located near, the microdrops of water in them split, indicating the direction of neighboring sources of the electric field. Based on the con-ducted research, a patent was obtained on a method for registering sources of quasi-static electric fields.

vapor-gas cavitation, hydrophobic liquid, electric field, charge cavitation module


Том 24, выпуск 4, 2023 год



Представлены результаты экспериментального исследования течения гидрофобной жидкости между неконцентрическими цилиндрами. В области расширения потока, в зависимости от величины зазора между цилиндрами, может наблюдаться газовая кавитация растворенного газа. При наличии в жидкости примеси воды может наблюдается и паровая кавитация примеси. Паровая кавитация воды возникает при скольжении поверхностей цилиндров между собой с малым зазором. При остановки движения потока, водяной пар конденсируется в микрокапли. Происходит формирование трехфазных газовых пузырьков с микрокаплями воды на границе раздела газ-жидкость. Показано, что такая конструкция газового пузырька имеет собственное электрическое поле. При всплытии пузырька, его микрокапля воды перемещается по границе раздела газ-жидкость, занимает минимальное расстояние до поверхности соседнего пузырька. В случае расположения вблизи нескольких трехфазных пузырьков, микрокапли воды в них расщепляются, указывая направление соседних источников электрического поля. На основании проведенных исследований получен патент по способу регистрации источников квазистатических электрических полей.

паро-газовая кавитация, гидрофобная жидкость, электрическое поле, зарядовый модуль


Том 24, выпуск 4, 2023 год



1. Dowson D. Cavitation in lubricating films supporting small loads. Proc. Inst. Mech. Eng. Conf. Lubr. Wear. 1957. P. 93-99.
2. Monakhov A.A., Chernyavski V.M., Shtemler Yu. Bounds of cavitation nception in a creeping flow between eccentric cylinders rotating with a small minimum gap. Phys. Fluids. 2013. V. 25. 093102.
3. Monakhov A.A. Investigation of cavitation during the movement of a cylindrical body along the wall. Izv. RAS MZG. 2015. No. 3. pp.134-139.
4. A. Merlen., C, Frankiewicz, Cylinder rolling on a wall at low Reynolds numbers, J. Fluid Mech. (2011), vol. 685, pp. 461–494.
5. A. Monakhov, N. Bukharin. Experimental Study of Cavitation Development and Secondary Circulation Flow between Two Eccentric Cylinders. Fluids, 2022,7,357.
6. C. Sun, T. Mullin, L. van Wijngaarden and D. Lohse. Drag and lift forces on a counter- rotating cylinder in rotating flow. J. Fluid Mech. 2010, vol. 664, pp. 150–173.
7. Ouibrahim A., Fruman D. H., Gaudemer R. Vapour cavitation in very confined spaces for
Newtonian and non Newtonian fluids. Phys. Fluids. 1996. No 8. P. 1964.
8. Joseph D.D. Cavitation in a flowing liquid. Phys. Rev. E. 1995. V.51. R1649.
9. Monakhov A. A. Vapor-gas cavitation in a hydrophobic liquid. Collection "Modern problems
of aerohydrodynamics", MSU 2019, p. 77
10. Monakhov A.A., Polyansky V.A. Patent No. 2740451. Cavitation liquid degasser. 2021.
11. Ken R. Shouldукs: Energy conversion using high charge density. U.S. Patent 5,018,180
(May 21,1991).
12. Sapogin V.G. Mechanisms of substance retention by a self-consistent field. Monograph.
Taganrog: Publishing House of TRTU, 2000. 254