مطالعه عددی و تجربی آخرین مراحل فروپاشی یک حباب کاویتاسیونی داخل استوانه قائم صلب با و بدون پوشش ارتجاعی

در این پایان نامه، دینامیک حباب درون یک استوانه صلب قائم باریک با و بدون پوشش داخلی ارتجاعی که با آب پر شده است به صورت تجربی و عددی مطالعه می شود. با در نظر گرفتن کشش سطحی و انطباق مراکز حباب و استوانه بر یکدیگر، روش معادله انتگرال های مرزی متقارن محوری بهبود یافته برای شبیه سازی عددی تحول حباب و محاسبه میدان های سرعت و فشار سیال حول آن به کار گرفته می شود. در آزمایشات برای اعتبارسنجی شبیه سازی های عددی، یک روش دشارژ جرقه ای ولتاژ پایین برای تولید حباب در مرکز استوانه استفاده می گردد و رشد، انقباض و فروپاشی آن با بهره گیری از یک سیستم تصویربرداری سرعت بالا ضبط می شود. در مطالعه عددی، مرز ارتجاعی با یک غشاء با پشتبند فنری مدل می گردد. نتایج عددی و تجربی در توافق با یکدیگر نشان می دهند که رفتار حباب از حضور دیواره استوانه متاثر شده که منجر به افزایش قابل توجه عمر حباب می شود. مرحله اول انقباض حباب صاف شدن افقی قسمت های بالا و پایین آن را نشان می دهد. سپس دو جت مایع نسبتا پهن شکل گرفته که خودشان را به سمت مرکز حباب توسعه می دهند. با رسیدن جت ها به یکدیگر، حباب به شکل یک ساعت شنی افقی در می آید. در ادامه، حباب از هندسه ساعت شنی به هندسه حلقوی گذر کرده که با شکل گیری و توسعه یک جت دیسکی مایع به سمت دیواره استوانه همراه با انقباض حباب تعقیب می شود. دینامیک حباب از نسبت شعاع استوانه به بیشینه شعاع حباب و مشخصه های پوشش ارتجاعی متاثر می شود. انگیزه تحقیق حاضر، امکان استفاده از جت دیسکی حباب حلقوی در کاربردهای درمانی قلبی عروقی برای شکستن و جدا کردن رسوبات دیواره رگ ها و رفع انسداد آنها که عامل اصلی بروز سکته های قلبی است، می باشد.