Генератор Гартмана

Генератор Гартмана — одна из разновидностей газоструйного излучателя звуковых и ультразвуковых волн. Назван по имени своего изобретателя, датского учёного Юлиуса Гартмана (дат. Julius Hartmann)^[1][2]. Используется для интенсификации процессов теплообмена и массообмена в УЗ-поле, для коагуляции аэрозолей, пеногашения, распыления жидкостей и т.д.^[3].

Генератор представляет собой круглое, слабо сужающееся сопло, перед которым соосно расположен цилиндрической резонатор, направленный открытым концом навстречу газовой струе^[3]. Его работа основана на возникновении неустойчивого режима течения сверхзвуковой недорасширенной струи при её торможении полым резонатором^[3]. Для возбуждения в струе автоколебаний, сопровождаемых колебаниями скачков уплотнения и излучением мощных акустических волн, срез резонатора должен находиться в так называемой зоне неустойчивости — в области с положительным продольным градиентом статического давления первой (или второй) бочки струи^[3].

При работе генератора газ находится в сопле под давлением более 0,2 МН/м² и вытекает оттуда со сверхзвуковой скоростью, вследствие чего в образовавшейся газовой струе возникают волны уплотнения и разрежения. При размещении резонатора на определённом расстоянии происходит излучение звуковых и ультразвуковых волн. Частота звука зависит от расстояния между соплом и резонатором и от размера резонатора. Идеальные условия для излучения достигаются при равенстве диаметра выходного отверстия сопла, диаметре отверстия резонатора и длине резонатора^[2]. Частота генерации определяется также скоростью звука в продуваемом газе^[3].

Акустическая мощность при излучении в среднем достигает нескольких десятков Вт. При продувании сжатого воздуха через сопло из баллона или компрессора возможно получение звука частотой от 1 до 49 кГц, при использовании газов с высокой скоростью звука достигаются частоты до 180 кГц^[3], при применении водорода возможно и достижение частоты в 500 кГц^[2]. На низких звуковых частотах возможно получение мощностей в несколько сотен ватт, а с повышением частоты акустическая мощность снижается: при частоте от 50 до 60 кГц она не превышает 1 Вт. КПД генератора Гартмана в целом не превышает отметку в 4-5% (характерная частота 100 кГц)^[4], однако его возможно повысить до 7-9% при увеличении диаметра резонатора и установке сопла с большим углом конусности (от 60 до 75°)^[3].

• Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике / пер. с нем.. — 2-е изд.. — М., 1957.
• Борисов Ю. Я. Источники мощного ультразвука. — M., 1967.
• Борисов Ю. Я. Конструктивные особенности газоструйных излучателей // Акустический журнал. — 1980. — Т. 26, № 1.