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Dinámica de una burbuja de cavitación inducida por láser cerca de un cono: un estudio experimental y numérico

Autores: Yin, Jianyong; Zhang, Yongxue; Gong, Dehong; Tian, Lei; Du, Xianrong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Dinámica de una burbuja de cavitación inducida por láser cerca de un cono: un estudio experimental y numérico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Burbuja
Estructuras de punta
Cavitación
Comportamientos dinámicos
Cambio de fase
Simulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El movimiento de una burbuja está fuertemente influenciado por los límites de las estructuras de punta, que corresponden al tamaño de la burbuja. En el presente estudio, se investigan experimental y numéricamente los comportamientos dinámicos de una burbuja de cavitación cerca de una estructura de punta cónica. Se llevaron a cabo una serie de experimentos para analizar cuantitativamente la forma de la burbuja a diferentes distancias relativas del cono. Debido a la influencia crucial del cambio de fase en la dinámica de la burbuja de cavitación a lo largo de múltiples ciclos, se empleó en este estudio un modelo de dos fases compresible que tiene en cuenta el cambio de fase y la transferencia de calor implementado en OpenFOAM. Los resultados de la simulación respecto al radio y la forma de la burbuja fueron validados con fotos experimentales correspondientes, y se logró un buen acuerdo. Las principales características físicas de la burbuja (por ejemplo, ondas de choque, chorros de líquido, zonas de alta presión) fueron bien reproducidas, lo que nos ayuda a entender los mecanismos subyacentes. Mientras tanto, el daño latente fue cuantificado por la carga de presión en el vértice del cono. Se discuten y resumen los efectos de la distancia relativa y el ángulo del cono sobre la temperatura máxima, los picos de presión y la posición de la burbuja. Los resultados muestran que los picos de presión durante el colapso de la burbuja aumentan con la disminución de . Para un mayor , el primer radio mínimo de la burbuja aumenta mientras que la temperatura máxima disminuye a medida que aumenta ; el pico de presión en el segundo colapso final es primero menor que el del primer colapso final y luego mucho mayor que ese. Para un menor , los picos de presión en diferentes valores de no varían mucho.

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