‎ ‎مطالعه عددی دینامیک رشد و فروپاشی حباب در نزدیکی دیواره صلب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس

2 گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

مطالعه‌ دقیق فیزیک پدیده کاویتاسیون و انرژی آزاد‌ شده از آن به دلیل استفاده آن در مواردی همچون تمیز کردن سطوح، دارورسانی به ‏ارگان‌های مختلف بدن، درمان سرطان و سوزاندن چربی‌های زائد یک امر ضروری است. هدف از انجام این پژوهش، بررسی دینامیک رشد و ‏فروپاشی حباب در نزدیکی دیواره صلب است. در این پژوهش به منظور شبیه‌سازی شکست حباب و همچنین محاسبه تغییرات فشار، دما و ‏چگالی از روش حجم سیال اصلاح‌شده در کد متن باز اپن‌فوم ‏ استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد عدد بی‌بعد گاما بیشترین تاثیر را ‏در رشد و فروپاشی حباب در نزدیکی دیواره دارد. در بازه‌ مورد مطالعه عدد بی‌بعد گاما با افزایش 60 درصدی این عدد بی‌بعد، بیشینه تنش برشی ‏روی دیواره 37 درصد کاهش و مقدار بیشینه دما مطلق داخل حباب 12 درصد افزایش می‌یابد. همچنین، با افزایش عدد بی‌بعد گاما،منطقه تاثیر ‏یافته از برخورد جت ناشی از شکست حباب بیشتر می‌شود. به علاوه می‌توان نشان داد که پارامتر فشار اولیه حباب، بیشترین تاثیر را روی بیشینه ‏دما داخل حباب دارد.‏‎ ‎در بازه فشار اولیه داخل حباب در نظر گرفته شده در پژوهش حاضر با افزایش 50 درصدی فشار اولیه حباب، بیشینه دما ‏حباب 6 درصد کاهش می‌یابد؛

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical study of bubble growth and collapse ‎dynamics, near the rigid wall

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Najafigamasaei 1
  • sajad Khodadadi 1
  • Reza Maddahian 2
1 Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University
2 Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

A detailed study of the physics of the cavitation phenomenon and the energy released from it is necessary ‎because of its use in cases such as cleaning surfaces, delivering medicine to various organs of the body, treating ‎cancer, and burning excess fat.‎‏ ‏The purpose of this research is to investigate the dynamics of bubble growth and ‎collapse near the solid wall.‎‏ ‏In this research, to simulate the bubble collapse and also to calculate the pressure, ‎temperature, and density changes, The obtained results show that the dimensionless gamma number has ‎the greatest effect on the growth and collapse of the bubble near the wall. In the studied range of the dimensionless ‎gamma number, with a 60% increase in this number, the maximum shear stress on the wall decreases by 37%, and ‎the maximum absolute temperature inside the bubble increases by 12%. Also, with the increase of the ‎dimensionless number of gamma, the area affected by the impact of the jet due to the bubble collapse increases. In ‎addition, it can be shown that the initial pressure parameter of the bubble has the greatest effect on the maximum ‎temperature inside the bubble. In the range of the initial pressure inside the bubble considered in the current ‎research, with a 50% increase in the initial pressure of the bubble, the maximum temperature of the bubble ‎decreases by 6%;

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cavitation
  • microbubble
  • bubble collapse
  • microjet
  • rigid wall