Daño en una Interfaz Sólido-Líquido Inducido por el Comportamiento Dinámico de Burbujas de Gas Inyectadas en Mercurio en Flujo
Autores: Kogawa, Hiroyuki; Wakui, Takashi; Futakawa, Masatoshi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Daño en una Interfaz Sólido-Líquido Inducido por el Comportamiento Dinámico de Burbujas de Gas Inyectadas en Mercurio en Flujo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Microburbujas
Daño por cavitación
Objetivos de mercurio
Burbujas de gas
Ondas de presión
Daño por picaduras
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las microburbujas se han aplicado en varios campos. En los objetivos de mercurio de las fuentes de neutrones por espallación, donde el daño por cavitación es un problema crucial para la estimación de la vida útil, se inyectan microburbujas en el mercurio para absorber la expansión térmica del mercurio causada por la inyección del haz de protones pulsados y reducir las ondas de presión macroscópicas, lo que resulta en una disminución del daño. Recientemente, cuando se aumentó la potencia del haz de protones y se incrementó el número de burbujas de gas inyectadas, se observaron morfologías de daño únicas en la interfaz sólido-líquido. La observación detallada y los análisis numéricos revelaron que la presión microscópica emitida por las burbujas de gas en contracción es suficiente para formar daños en forma de hoyos, es decir, las direcciones de los defectos en forma de rayas que se forman al conectar el daño por hoyos coinciden con la dirección de las trayectorias de las burbujas de gas, y las distancias entre los hoyos eran comprensibles al tener en cuenta el período natural de vibración de las burbujas de gas. Esto indica que las microburbujas de gas, utilizadas para reducir las ondas de presión macroscópicas, tienen el potencial de ser inicios de daño por cavitación debido a la presión microscópica emitida por estas burbujas de gas. Para mitigar completamente el daño, debemos considerar los dos efectos de inyectar burbujas de gas: reducir las ondas de presión macroscópicas y reducir la presión microscópica debido a la dinámica de las burbujas.
Descripción
Las microburbujas se han aplicado en varios campos. En los objetivos de mercurio de las fuentes de neutrones por espallación, donde el daño por cavitación es un problema crucial para la estimación de la vida útil, se inyectan microburbujas en el mercurio para absorber la expansión térmica del mercurio causada por la inyección del haz de protones pulsados y reducir las ondas de presión macroscópicas, lo que resulta en una disminución del daño. Recientemente, cuando se aumentó la potencia del haz de protones y se incrementó el número de burbujas de gas inyectadas, se observaron morfologías de daño únicas en la interfaz sólido-líquido. La observación detallada y los análisis numéricos revelaron que la presión microscópica emitida por las burbujas de gas en contracción es suficiente para formar daños en forma de hoyos, es decir, las direcciones de los defectos en forma de rayas que se forman al conectar el daño por hoyos coinciden con la dirección de las trayectorias de las burbujas de gas, y las distancias entre los hoyos eran comprensibles al tener en cuenta el período natural de vibración de las burbujas de gas. Esto indica que las microburbujas de gas, utilizadas para reducir las ondas de presión macroscópicas, tienen el potencial de ser inicios de daño por cavitación debido a la presión microscópica emitida por estas burbujas de gas. Para mitigar completamente el daño, debemos considerar los dos efectos de inyectar burbujas de gas: reducir las ondas de presión macroscópicas y reducir la presión microscópica debido a la dinámica de las burbujas.