Væskedynamikmodel forudsiger nøjagtigt, hvordan bobler påvirker faste overflader

Et team af forskere fra det kinesiske videnskabsakademi har udviklet en ny væskedynamikmodel, der præcist forudsiger, hvordan bobler påvirker faste overflader. Modellen, som er publiceret i tidsskriftet Physical Review Fluids, kan have konsekvenser for en række forskellige anvendelser, såsom design af undervandsfartøjer og udvikling af nye medicinske behandlinger.

Når en boble rammer en fast overflade, skaber den et komplekst flowfelt, som kan være svært at forudsige. Dette skyldes en række faktorer, herunder boblens form, hastigheden, hvormed den bevæger sig, og den faste overflades egenskaber.

Den nye model, der er udviklet af forskerne fra det kinesiske videnskabsakademi, tager alle disse faktorer i betragtning og kan præcist forudsige flowfeltet, der skabes af en boblepåvirkning. Modellen er baseret på Navier-Stokes-ligningerne, som er de styrende ligninger for væskedynamikken. Forskerne brugte en numerisk metode i høj opløsning til at løse Navier-Stokes-ligningerne for en række forskellige boblepåvirkningsscenarier.

Resultaterne af forskernes simuleringer viser, at flowfeltet, der skabes af et boblepåvirkning, er meget tredimensionelt og ustabilt. Boblen deformeres i starten og kollapser derefter, hvilket skaber en væskestråle, der skydes ud af boblen. Strålen rammer derefter den faste overflade og skaber et stænk.

Forskernes model kan bruges til at forudsige stænkets størrelse og form samt væskestrålens hastighed. Disse oplysninger kan være nyttige til en række forskellige anvendelser, såsom design af undervandsfartøjer og udvikling af nye medicinske behandlinger.

For eksempel kunne modellen bruges til at designe undervandsfartøjer, der er mere modstandsdygtige over for skader fra boblepåvirkninger. Modellen kan også bruges til at udvikle nye medicinske behandlinger, der bruger bobler til at levere lægemidler til bestemte dele af kroppen.