مطالعه تئوریک و آزمایشگاهی تولید تابش سونولومینسانس در سیال‏ های فرار

سونولومینسانس تبدیل امواج صوتی به نور می باشد. از زمان کشف این پدیده توجیه تئوریک آن همواره مورد توجه قرار گرفته است. در رهیافت های متداول برای شبیه سازی این پدیده، معمولاً حل معادلات دیفرانسیل معمولی (ode) ناشی از یک مدل همگن هیدروشیمیایی برای تحول داخل حباب مورد توجه قرار داشته. برای انجام شبیه سازی های مبنی بر مدل های ode، معادله حاکم بر حرکت دیواره حباب، یعنی معادله ریلی-پلست، به صورت همزمان همراه با معادلات همگن تحول گاز داخل حباب حل می شود و با تبیین دما و فشار حباب در انتهای فروریزش، تابش سونولومینسانس محاسبه می شود. اما سرعت بالای دیواره حباب و همچنین وجود گاز های مختلف درون حباب می تواند منجر به ناهمگنی در درون حباب شود. با استفاده از حل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی (pde) ناشی از معادلات اویلر، شبیه سازی کاملی از تحول داخل حباب ارائه شده است. در شبیه سازی انجام شده، دو دسته معادله به طور همزمان حل شده اند. 1- معادلات مرز که معادلات ode ریلی-پلست می باشند و برای حل آن ها از روش رونگه-کوتا استفاده شده است. 2- معادلات اویلر که معادلات pde برای تحول گاز داخل حباب هستند و با روش لکس-فردریک حل شده اند. همچنین برای اولین بار در این شبیه سازی تبخیر سطحی آب در دیواره حباب، همراه با واکنش های شیمیایی مربوط به بخار آب در شبیه سازی حباب سونولومینسانس وارد شده اند. نتایج برنامه نشان می دهند که دما و فشار در حباب یکنواخت نیستند. بنابراین حل ode، که تحول گاز درون حباب را یکنواخت در نظر می گیرد، می تواند منجر به پاسخ غیردقیق گردد. در این حل از یک شکل بهبود یافته معادله ریلی-پلست، به نام معادله کلر-میکسیس استفاده شده است. به علاوه بستگی عدم همگنی داخل حباب نسبت به نوع ذره نیز در نتایج شبیه سازی بررسی گردیده است. این پایان نامه همچنین دارای یک بخش آزمایشگاهی می باشد. در این بخش هدف از انجام پایان نامه تولید حباب sl به صورت آزمایشگاهی در آب و اسیدسولفوریک بوده است. با استفاده از سیگنالی با دقت hz 5/0 که از طریق یک کارت اسیلوسکوپ ایجاد می شود، امکان به تله افتادن حباب به صورت پایدار در مرکز مشدد محقق گردید، که شرایط متناظر با تولید تابش می باشد. همچنین چگونگی ناپایداری مکانی و شکلی حباب به صورت کیفی در سیستم آزمایشگاهی ساخته شده بررسی گردید.