Bobledynamik afslører, hvordan du tømmer flasker hurtigere

Forskere ved University of Twente, Holland, har opdaget, hvordan boblernes bevægelse påvirker, hvor hurtigt en væske flyder ud af en flaske, hvilket afslører ny indsigt, der kan forbedre tømningsprocessen i forskellige industrier.

Når man hælder en væske fra en flaske, hæmmes flowet ofte af bobler, der samler sig i flaskehalsen, hvilket skaber en hindring for en jævn passage af væsken. Disse bobler kan hæmme flowet betydeligt og forlænge tømningsprocessen.

Forskerholdet anvendte højhastighedsbilleddannelse for at fange dynamikken af ​​bobler i en flaske under hældning, og nøje observere deres størrelse, placering og bevægelse. Ved hjælp af beregningsmodellering identificerede de, at flowhastigheden er stærkt påvirket af boblernes positioner og interaktioner.

Et nøglefund afslørede, at bobler placeret nær flaskens centrum, omtalt som "aksesymmetriske bobler", kan blokere strømmen mere effektivt end dem nær kanterne, kendt som "asymmetriske bobler." Dette skyldes, at de symmetriske bobler er mere tilbøjelige til at dele sig, hvilket skaber mindre bobler, der hindrer strømmen endnu mere.

Holdet opdagede også, at oprettelse af en større, central boble kan øge flowhastigheden ved at forstyrre dannelsen af ​​mindre, flow-forstyrrende bobler. Ved at manipulere strømningsforholdene og generere en stor, central boble viste de en forbedring i væskens strømningshastighed med 20-40%.

Denne innovative tilgang kan have potentielle anvendelser i forskellige industrier, der er afhængige af tømning eller hældning af væsker, såsom fødevare- og drikkevareindustrien, kemisk og farmaceutisk fremstilling og kosmetikproduktion. Ved at anvende denne viden kunne producenterne optimere deres processer, reducere produktionstider og forbedre effektiviteten.

Forskningsresultaterne, offentliggjort i tidsskriftet Physics of Fluids, giver ikke kun en grundlæggende forståelse af bobledynamik i flow, men tilbyder også praktiske løsninger til optimering af tømningsprocessen i industrielle applikationer.