مدل سازي رشد و فروريزش تك حباب كاويتاسيوني با احتساب واكنش هاي شيميايي و انتقال حرارت

Modeling of Expansion and Collapsion of a Single-Bubble Cavitation with Considering of Chemical Reactions and Heat Transfer

تشكيل حباب هاي كاويتاسيوني و رشد و فروريزش آنها از مسايل مهم مهندسي با جنبه هاي مثبت و منفي مي باشد. از مواردي كه حبابهاي كاويتاسيوني در جريان سيال ايجاد مي شود مي توان به حضور اين حباب ها در سيستم هاي خنك كاري ماهواره ها و همچنين جريان روي هيدروفويل ها اشاره نمود. عموماً هنگامي كه در يك دماي خـاص در جريـان سيـال فشار سيال تا نزديكي فـشار بخار آن كاهـش مي يابد، حباب هاي گاز به همراه بخار سيال در جريان ايجاد مي شوند. هنگامي كه اين حباب ها به ناحيه پرفشار وارد مي شوند حباب فروريزش مي كند و شعاع آن به حداقل ممكن مي رسد. در اين حالت دما و فشار درون حباب به قدري افزايش مي يابد كه واكنش هاي شيميايي درون حباب فعال شده و در اثر دماي بسيار بالا از حباب نور ساطع مي‏شود. در تحقيق حاضر نرخ واكنش هاي شيميايي درون حباب كاويتاسيوني تحت شرايط نوردهي تك حباب محاسبه شده است. در محاسبات اثرات تبخير و چگالش و همچنين انتقال حرارت از ديواره ها مورد بررسي قرار گرفته است.

Formation of cavitation bubbles and their collapse regarding its advantages and disadvantages are some important engineering issues. We can point out to some cases like the presence of these bubbles in the satellite cooling system and the flow over hydrofoils, where cavitation bubbles are formed in fluid flows. Generally, when the fluid pressure decreases so close to the vapor pressure at a specific temperature, the bubbles are created together with the fluid vapor. One time, these bubbles enter the high pressure region, they collapse and their radius take the minimum size, simultaneously. In this case pressure and temperature increases in the bubbles such that the chemical reaction which lead to molecular dissociation becomes active and as a result of very high temperature, bubble emits light. Along with this numerical study, bubble changes and its characteristics in different conditions were investigated and the effects of various factors on bubble growth and collapse were studied.