بررسي عددي پارامترهاي هيدروديناميكي حباب كاويتاسيون ايجاد شده توسط امواج فراصوت

كارشناسي ارشد

با توجه به كاربرد نسبتاً گسترده‌اي كه امواج اولتراسونيك در زمينه¬هاي مختلف در سال‌هاي اخير پيداكرده است مي‌بايستي در زمينه¬هاي زيادي به بررسي رفتار اين امواج، تأثيرات و روش‌هاي بهبود آن پرداخت. يكي از راه‌هاي شناخت اثرات و تأثيرات اين امواج شبيه‌سازي و مدل‌سازي آن‌ها مي‌باشد كه با اين شبيه‌سازي مي‌توان تا حد زيادي از انجام آزمايش‌هاي پرهزينه كاست. امواج اولتراسونيك مورداستفاده در اين تحقيق باعث به وجود آمدن حباب‌هاي كاويتاسيون شده كه با فروپاشي خود شرايط ويژه‌اي را ايجاد مي‌كنند كه مي توان از اين شرايط بوجود آمده بهره جست. افزايش بسيار زياد دما در نقطه¬ي فروپاشي حباب يكي از همين خواص است كه باعث پيشرفت واكنش مي گردد، از ديگر شرايط بوجود آمده اختلاط بعد از فروپاشي حباب است. بعد از فروپاشي علاوه بر اختلاط اين فروپاشي باعث تكه تكه شدن مولكول هاو يا حتي تضعيف برخي پيوندها مي شود. با حل معادلات حركتي، حرارتي و انتقال جرمي سعي شده با ساده‌سازي‌هايي با استفاده از روش عددي به پيش‌بيني رفتار حباب پرداخت؛ كه اين پيش‌بيني شامل شعاع لحظه‌اي حباب و مشخص شدن زمان فروپاشي آن و همچنين دما و فشار دروني حباب است. فشار دروني حباب كه يكي از مهم‌ترين تأثيرات استفاده از امواج اولتراسونيك است را مي‌توان با استفاده از اين شبيه‌سازي بدست آورد. براي مشاهده ميزان نفوذ و انتقال جرم نيز با استفاده از تعداد مولكول‌هاي درون حباب به‌صورت لحظه‌اي مي‌توان به‌شدت اين نفوذ پي برد. با مدل كردن حباب در محيط موردنظر مي‌توان اين امكان را داشت كه با تغيير شرايط تأثيرگذار بر حباب بهترين و بهينه¬ترين شرايط را براي سيستم موردنظر پيدا كرد. در اينجا با شبيه‌سازي حباب با معادلات مربوطه و حل عددي آن به بررسي 7 پارامتر مختلف و تغيير آن در شرايط يكسان پرداختيم كه هركدام از اين پارامترها با افزايش يا كاهش خود در سيستم ما تأثيرات مثبت يا منفي بر جاي گذاشتند و حتي در مواردي هم با تغيير پارامتر شرايط در سيستم تغييري نكرده است.

190007

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

دكتر شاهرخ شاه حسيني