شبیه‌سازی عددی پمپاژ مایعات لزج با استفاده از نوسان یک حباب کاویتاسیون

یک حباب کاویتاسیون هنگام فروپاشی در نزدیکی یک دیواره صلب جت مایعی به سمت دیواره ایجاد می کند. در صورت وجود سوراخ در دیواره جت حباب باعث پمپاژ (انتقال) مایع از درون سوراخ می شود. یک مزیت ویژه چنین میکروپمپ هایی، عدم وجود قطعات متحرک و زمان پاسخ سریع است. این فرآیند انتقال مایع، فرآیندی پیچیده، وابسته به زمان و تحت تاثیر پارامترهای مختلفی مانند فاصله بین حباب و دیواره 𝜸 است. هدف از این تحقیق، شبیه سازی فرآیند پمپاژ مایع از سوراخ مخروطی ایجاد شده در یک سطح صلب است. شبیه سازی بر اساس روش حجم سیال به همراه معادلات تک-میدانی ناویر- استوکس انجام شده و اثرات کشش سطحی و لزجت سیال لحاظ می شود. نتایج برحسب شکل حباب، میدان سرعت و فشار اطراف حباب و دبی جرمی عبوری از سوراخ ارائه می گردد. نتایج نشان داد که مقدار جرم خالص عبوری از سوراخ در مدت زمان 1.44 میلی ثانیه به ازای مقادیر  𝜸 برابر با 0.81، 0.91، 1.01 و 1.16 به ترتیب برابر با 19.26، 18.13، 15.95 و 12.94 است. در نتیجه بالاترین قدرت پمپاژ جت حباب مربوط به کوچک ترین اندازه 𝜸 است.

numerical simulation of pumping of viscous liquids via the oscillation of a cavitation bubble

when a cavitation bubble collapses near a rigid wall, it creates a liquid jet towards the wall. if there is a hole in the wall, the bubblejet pumps (transfers) the liquid through the hole. one special advantage of such micropumps is the absence of moving parts andquick response time. this process of liquid transfer is a complex process, time-dependent and influenced by various parameters suchas the bubble-wall distance γ. the purpose of this research is to simulate the process of pumping liquid from a conical hole createdin a rigid surface. the simulation is based on the volume of fluid method along with the single-field navier-stokes equations, andthe effects of surface tension and fluid viscosity are considered. the results are presented in terms of bubble shape, the velocity andpressure fields around the bubble and the mass flow rate. the results showed that the amount of net mass passing through the holeduring 1.44ms for γ values of 0.81, 0.91, 1.01 and 1.16 was equal to 19.26, 18.13, 15.95, and 12.94, respectively. thus, the highestpumping power of the bubble jet is obtained for the smallest value of γ.