ボトルから液体を注ぐと、流れはしばしばボトルネックに集まる泡によって妨げられ、液体の滑らかな通過に対する障害が生じます。これらの気泡は、流量を大幅に妨害し、空にするプロセスを延長することができます。
研究チームは、高速イメージングを適用して、注ぎの際にボトルの泡のダイナミクスをキャプチャし、そのサイズ、場所、および動きを注意深く観察しました。計算モデリングの助けを借りて、彼らは流量がバブルの位置と相互作用に大きく影響されていることを特定しました。
重要な発見の1つは、「軸対称バブル」と呼ばれるボトルの中央の近くにある泡が、「非対称バブル」として知られる端の近くのものよりも効果的に流れを妨害できることを明らかにしました。これは、対称的な泡が分裂する可能性が高く、流れをさらに妨げる小さな泡を作成する可能性が高いためです。
チームはまた、より大きくて中央の泡を作成することで、より小さくて流れ崩壊する泡の形成を混乱させることにより、流量を高めることができることを発見しました。流れ条件を操作し、大きな中央のバブルを生成することにより、彼らは液体の流量の改善を20〜40％示しました。
この革新的なアプローチは、食品および飲料産業、化学物質および医薬品製造、化粧品の生産など、液体の空を空にしたり注ぐことに依存しているさまざまな業界で潜在的な用途を持っている可能性があります。この知識を適用することにより、メーカーはプロセスを最適化し、生産時間を短縮し、効率を向上させることができます。
Journal Physics of Fluidsに掲載された研究結果は、流れのバブルダイナミクスの基本的な理解を提供するだけでなく、産業用アプリケーションで空になるプロセスを最適化するための実用的なソリューションを提供します。
