Động lực học sóng của giọt perfluorocarbon trong chất lỏng đàn hồi nhớt

D. A. Gubaidullin1, Yu. V. Fedorov1
1Institute of Mechanics and Engineering—Subdivision of the Federal State Budgetary Institution of Science (Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences), Kazan, Russia

Tóm tắt

Các tác giả đã phát triển một mô hình toán học và trình bày một nghiên cứu số về sự phát triển của một bọt hơi do bay hơi âm thanh của một giọt perfluorocarbon hình cầu trong một chất lỏng đàn hồi nhớt. Các mô hình lưu biến học tuyến tính như Kelvin–Voigt, Maxwell, Zener và Oldroyd đã được xem xét. Vấn đề giảm xuống thành việc giải một hệ phương trình vi phân thông thường cho bán kính và nhiệt độ của bọt, bán kính của giọt, và ứng suất bình thường tại ranh giới của giọt, cùng với các phương trình dẫn nhiệt cho chất lỏng bên trong và bên ngoài. Việc phân discret không gian của các phương trình được thực hiện bằng một sơ đồ sai phân hữu hạn ngầm. Các phương trình vi phân thông thường được giải bằng phương pháp Runge–Kutta bậc năm với bước tính toán thích nghi. Để kiểm tra độ chính xác của phép tính số trong một trường hợp cụ thể, các kết quả lý thuyết được so sánh với dữ liệu thực nghiệm đã biết. Ảnh hưởng của mô đun cắt, thời gian thư giãn của pha mang đàn hồi, và sự khác biệt trong các mô hình lưu biến học đến động lực học phương kính của một bọt hơi bên trong một giọt trong một chất lỏng đàn hồi nhớt bên ngoài đã được chứng minh.

Từ khóa

#bằng hơi #droplet #chất lỏng đàn hồi nhớt #mô hình lưu biến học #phương trình vi phân thông thường

Tài liệu tham khảo

Kripfgans, O.D., Fowlkes, J.B., Miller, D.L., Eldevik, O.P., and Carson, P.L., Ultrasound Med. Biol., 2000, vol. 26, p. 1177. Sheeran, P.S. and Dayton, P.A., Curr. Pharm. Des., 2012, vol. 18, p. 2152. Kee, A.L.J. and Teo, B.M., Ultrason. Sonochem., 2019, vol. 56, p. 37. Rapoport, N., Gao, Z., and Kennedy, A., J. Natl. Cancer Inst., 2007, vol. 99, no. 14, p. 1095. Sheeran, P.S., Wong, V.P., Luois, S., McFarland, R.J., Ross, W.D., Feingold, S., Matsunaga, T.O., and Dayton, P.A., Ultrasound Med. Biol., 2011, vol. 37, p. 1518. Sheeran, P.S., Luois, S., Dayton, P.A., and Matsunaga, T.O., Langmuir, 2011, vol. 27, p. 10412. Sheeran, P.S., Luois, S., Mullin, L.B., Matsunaga, T.O., and Dayton, P.A., Biomaterials, 2012, vol. 33, p. 3262. Doinikov, A.A., Sheeran, P.S., Bouakaz, A., and Dayton, P.A., Med. Phys., 2014, vol. 41, p. 102901. Shpak, O., Stricker, L., Versluis, M., and Lohse, D., Phys. Med. Biol., 2013, vol. 58, p. 2523. Shagapov, V.Sh., Galimzyanov, M.N., and Vdovenko, I.I., High Temp., 2019, vol. 57, no. 5, p. 712. Shagapov, V.Sh., Galimzyanov, M.N., and Vdovenko, I.I., High Temp., 2019, vol. 57, no. 2, p. 425. Cho, S. and Son, G., Int. Commun. Heat Mass Transfer, 2018, vol. 93, p. 83. Cho, S. and Son, G., J. Mech. Sci. Technol., 2019, vol. 33, no. 4, p. 1673. Park, S. and Son, G., Ultrason. Sonochem., 2021, vol. 71, p. 105361. Rapoport, N., Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol., 2012, vol. 4, no. 5, p. 492. Guedra, M. and Coulouvrat, F., J. Acoust. Soc. Am., 2015, vol. 138, no. 6, p. 3656. Lacour, T., Brasier, T., and Coulouvrat, F., Phys. Fluids, 2020, vol. 32, p. 051702. Prosperetti, A., Annu. Rev. Fluid Mech., 2017, vol. 49, p. 221. Varaksin, A.Yu., High Temp., 2013, vol. 51, no. 3, p. 377. Varaksin, A.Yu., High Temp., 2020, vol. 58, no. 4, p. 595. Gubaidullin, D.A. and Nikiforov, A.A., High Temp., 2019, vol. 57, no. 1, p. 133. Gubaidullin, D.A., Panin, K.A., and Fedorov, Yu.V., Fluid Dyn., 2022, vol. 57, no. 4, p. 459. Warnez, M.T. and Johnsen, E., Phys. Fluids, 2015, vol. 27, p. 063103. Zilonova, E., Solovchuk, M., and Sheu, T.W.H., Ultrason. Sonochem., 2018, vol. 40, p. 900. Zilonova, E., Solovchuk, M., and Sheu, T.W.H., Phys. Rev. E, 2019, vol. 99, p. 023109. Gubaidullin, D.A. and Fedorov, Yu.V., High Temp., 2022, vol. 60, p. S44. Yang, H., Desyatov, A.V., Cherkasov, S.G., and McConnell, D.B., Int. J. Heat Mass Transfer, 2008, vol. 51, p. 3623. Desyatov, A.V., Il’mov, D.N., Kubyshkin, A.P., and Cherkasov, S.G., High Temp., 2011, vol. 49, no. 3, p. 422. Il’mov, D.N. and Cherkasov, S.G., High Temp., 2012, vol. 50, no. 5, p. 631. Il’mov, D.N., Filatov, N.I., and Cherkasov, S.G., Tepl. Protsessy Tekh., 2015, no. 8, p. 350. Hao, Y. and Prosperetti, A., Phys. Fluids, 1999, vol. 11, p. 2008. Desyatov, A.V., Il’mov, D.N., and Cherkasov, S.G., High Temp., 2008, vol. 46, no. 1, p. 84.