Harmonikusan gerjesztett gázbuborék nemlineáris dinamikai vizsgálata nagy viszkozitású folyadékban
Kavitációs buborék összeroppanása extrém körülményeket eredményezhet úgy, mint nagy nyomás, magas hőmérséklet vagy akár lökéshullám. Ezek az áramlástechnikai gépekben és rendszerekben roncsolódást eredményeznek. Léteznek azonban olyan speciális ultrahangos technológiák, ahol a buborék összeroppanása során keletkező roncsoló hatást hasznosítják. Ezeket az ipar számos területén alkalmazzák, például élelmiszerek tartósítására; új típusú polimerek előállítására; tixotróp folyadékok viszkozitásának módosítására; kisméretű kémiai reaktorként való használatra vagy akár orvosi alkalmazásokban a rák kezelésére.
A fent említett alkalmazások motiváltak arra, hogy egyetlen harmonikusan gerjesztett gömbszimmetrikus gáz/gőz buborékot vizsgáljunk nagy viszkozitású glicerinben. A gömbszimmetrikus buborék geometriája meglehetősen erős feltételezés, azonban az így kapott eredmények jó közelítéssel érvényesek kisméretű buborékok esetén. Vizsgálataink során nagy amplitúdójú összeroppanó buborék oszcilláció után kutatunk. Cél, hogy a modern nemlineáris dinamikai elméletek és rohamosan fejlődő kifinomult numerikus módszerek, mint például pszeudó ívhossz paraméterkövetési módszer segítségével feltérképezzük azokat a paramétertartományokat, ahol a buborék fal sebessége minél nagyobb, esetleg át is lépi a folyadékbeli hangsebességet.
Az általunk vizsgált folyadék a nagy viszkozitású glicerin, amire azért esett a választás, mivel számos egészségügyi, gyógyszerészeti alapanyagban megtalálható és a buborékdinamikában fellelhető szakirodalomban kevéssé kutatott közeg. Gerjesztett rendszerről lévén szó a két legfontosabb paraméterünk a gerjesztés frekvenciája és amplitúdója. A glicerin viszkozitása közel három nagyságrenddel nagyobb, mint a vízé, aminek köszönhetően a rendszernek nagy a csillapítása. Ez megnehezíti a nagy amplitúdójú buborék lengések keresését. Mivel a viszkozitás erősen hőmérsékletfüggő, a hőmérsékletet harmadik paraméternek választottuk a vizsgálatok során.
szerző
-
Klapcsik Kálmán
gépészmérnöki
nappali alapszak
konzulens
-
Dr. Hegedűs Ferenc
Docens, Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék
