Numerisk undersøgelse af akustisk drevet boblesky-dynamik nær en stiv væg

Dynamikken af en boblesky exciteret af et sinusformet trykfelt nær en stiv væg undersøges ved hjælp af en ny Eulerian/Lagrangian-model for tofasestrømning. Virkningerne af nøgleparametre såsom amplitude og frekvens af excitationstrykket, skyens og boblernes størrelse, hulrumsbrøken og den indledende afstand til hinanden på boblernes kollektive adfærd og de resulterende trykbelastninger på den nærliggende væg undersøges. Undersøgelsen viser, at den ikke-lineære dynamik i bobleskyen bliver mere udtalt og resulterer i højere trykbelastning på væggen, når amplituden af excitationstrykket øges. Den stærkeste kollektive bobleadfærd forekommer ved en foretrukken resonansfrekvens. Ved denne resonansfrekvens opstår der trykspidser, der er flere størrelsesordener højere end excitationstrykket, som følge af bobleinteraktionen, når amplituden af trykstimuleringen er høj. Den numerisk opnåede resonansfrekvens er væsentligt forskellig fra den rapporterede naturlige frekvens for en sfærisk sky, der er afledt af lineær teori, som forudsætter svingninger med lille amplitude i et ubegrænset medium. Ved høje amplituder af excitationen falder resonansfrekvensen næsten lineært med forholdet mellem excitationens trykamplitude og det omgivende tryk, indtil forholdet er større end 1.