Numerical study of acoustically driven bubble cloud dynamics near a rigid wall

A szinuszos nyomásmezővel gerjesztett buborékfelhő dinamikáját egy merev fal közelében egy új Eulerian/Lagrangian kétfázisú áramlási modell segítségével vizsgáljuk. Vizsgáljuk az olyan kulcsfontosságú paraméterek hatását, mint a gerjesztő nyomás amplitúdója és frekvenciája, a felhő és a buborékok mérete, a hézagtörzs és a kezdeti távolság a buborékok kollektív viselkedésére és a közeli falra ható nyomásterhelésekre. A tanulmány azt mutatja, hogy a nemlineáris buborékfelhő-dinamika a gerjesztő nyomás amplitúdójának növekedésével egyre kifejezettebbé válik, és nagyobb nyomásterhelést eredményez a falon. A legerősebb kollektív buborékviselkedés egy preferált rezonanciafrekvenciánál jelentkezik. Ezen a rezonanciafrekvencián a gerjesztő nyomásnál nagyságrendekkel nagyobb nyomáscsúcsok keletkeznek a buborékok kölcsönhatásából, ha a nyomásgerjesztés amplitúdója nagy. A numerikusan kapott rezonanciafrekvencia jelentősen eltér a gömbfelhő lineáris elméletből származtatott, bejelentett saját frekvenciájától, amely kis amplitúdójú rezgéseket feltételez egy korlátlan közegben. A gerjesztés nagy amplitúdóinál a rezonanciafrekvencia szinte lineárisan csökken a gerjesztő nyomás amplitúdójának és a környezeti nyomásnak az arányával, amíg az arány nagyobb nem lesz egynél.