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The similarities and differences between the bubble collapse near a solid wall and in free water
European Journal of Mechanics - B/Fluids ( IF 2.5 ) Pub Date : 2020-08-14 , DOI: 10.1016/j.euromechflu.2020.08.001
Sen Han , Yu Li , Hanhua Zhu

In the actual working condition, the cavitation phenomenon is inevitably accompanied by the collapse of a large number of bubbles, and will affect the performance of hydraulic machinery. Therefore, it is of great significance to study the process of multi-bubble collapse. The double bubble system is the most simplified one in multi-bubble system, and it is also the basis of studying multi-bubble. However, the existing bubble dynamic studies mainly focused on single bubble and its interaction with the wall. This paper studies the interaction between two bubbles with different sizes and the influence of the wall on the process of bubble collapse by the VOF method. We have already investigated the interaction between two bubbles with different sizes without a wall (in free water) in our previous study. In this paper, we find that if there is a wall nearby, these two bubbles move close to each other when collapsing, and both move close to the wall at the same time. Through the study of bubble collapse time in the single bubble and the double bubble system, we find that the existence of the wall will delay the collapse time of bubble. However, the existence of the wall can also increase the intensity of collapse and rebound process of the bubble. Through the study of the center displacement of the bubble, we find that the double bubble system can increase the displacement of both bubbles. The method used in this paper can be easily extended to the study of multi-bubble, which provides a feasible method for the simulation of multi-bubble collapse near the wall.



中文翻译:

气泡在固体壁附近和自由水中倒塌之间的异同

在实际工作条件下,空化现象不可避免地伴随着大量气泡的破裂,并会影响液压机械的性能。因此,研究多泡坍塌过程具有重要意义。双气泡系统是多气泡系统中最简化的一种,也是研究多气泡的基础。然而,现有的气泡动力学研究主要集中在单个气泡及其与壁的相互作用上。本文采用VOF方法研究了两个大小不同的气泡之间的相互作用以及壁对气泡破裂过程的影响。在先前的研究中,我们已经研究了两个没有壁大小的气泡(在自由水中)之间的相互作用。在本文中,我们发现,如果附近有墙,则这两个气泡在崩溃时会彼此靠近,并且同时会靠近墙。通过研究单泡和双泡系统中的气泡破裂时间,我们发现壁的存在会延迟气泡的破裂时间。但是,壁的存在还可以增加气泡的破裂和回弹过程的强度。通过研究气泡的中心位移,我们发现双气泡系统可以增加两个气泡的位移。本文所使用的方法可以很容易地扩展到多泡的研究,为模拟近壁多泡塌陷提供了一种可行的方法。两者同时移近墙壁。通过研究单泡和双泡系统中的气泡破裂时间,我们发现壁的存在会延迟气泡的破裂时间。但是,壁的存在还可以增加气泡的破裂和回弹过程的强度。通过研究气泡的中心位移,我们发现双气泡系统可以增加两个气泡的位移。本文所使用的方法可以很容易地扩展到多泡的研究,为模拟近壁多泡塌陷提供了一种可行的方法。两者同时移近墙壁。通过研究单泡和双泡系统中的气泡破裂时间,我们发现壁的存在会延迟气泡的破裂时间。但是,壁的存在还可以增加气泡的破裂和回弹过程的强度。通过研究气泡的中心位移,我们发现双气泡系统可以增加两个气泡的位移。本文所使用的方法可以很容易地扩展到多泡的研究,为模拟近壁多泡塌陷提供了一种可行的方法。壁的存在还可以增加气泡的崩溃和反弹过程的强度。通过研究气泡的中心位移,我们发现双气泡系统可以增加两个气泡的位移。本文所使用的方法可以很容易地扩展到多泡的研究,为模拟近壁多泡塌陷提供了一种可行的方法。壁的存在还可以增加气泡的崩溃和反弹过程的强度。通过研究气泡的中心位移,我们发现双气泡系统可以增加两个气泡的位移。本文所使用的方法可以很容易地扩展到多泡的研究,为模拟近壁多泡塌陷提供了一种可行的方法。

更新日期:2020-08-14
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