Numerisk studie av akustiskt drivna bubbelmoln nära en styv vägg

Dynamiken hos ett bubbelmoln som exciteras av ett sinusformigt tryckfält nära en styv vägg studeras med hjälp av en ny eulerskt/Lagrangiskt tvåfasflödesmodell. Effekterna av nyckelparametrar som amplitud och frekvens för exciteringstrycket, molnets och bubblornas storlek, hålrumsfraktionen och det initiala avståndet på bubblornas kollektiva beteende och de resulterande tryckbelastningarna på den närliggande väggen undersöks. Studien visar att den icke-linjära dynamiken i bubbelmolnen blir mer uttalad och resulterar i högre tryckbelastning vid väggen när amplituden för exciteringstrycket ökar. Det starkaste kollektiva bubbelbeteendet uppträder vid en föredragen resonansfrekvens. Vid denna resonansfrekvens uppstår trycktoppar som är flera storleksordningar högre än excitationstrycket till följd av bubbelinteraktionen när amplituden för tryckexciteringen är hög. Den numeriskt erhållna resonansfrekvensen skiljer sig avsevärt från den rapporterade naturliga frekvensen för ett sfäriskt moln som härleds från linjär teori, som utgår från svängningar med liten amplitud i ett obegränsat medium. Vid höga amplituder av excitationen minskar resonansfrekvensen nästan linjärt med förhållandet mellan excitationstryckamplituden och det omgivande trycket tills förhållandet är större än ett.