バブルが固体表面に衝突すると、予測が困難な複雑なフローフィールドが作成されます。これは、バブルの形状、動いている速度、固体表面の特性など、多くの要因が原因です。
中国科学アカデミーの研究者によって開発された新しいモデルは、これらすべての要因を考慮し、バブルへの影響によって生み出された流れ場を正確に予測できます。このモデルは、流体ダイナミクスの支配方程式であるNavier-Stokes方程式に基づいています。研究者は、高解像度の数値法を使用して、さまざまなバブルインパクトシナリオのNavier-Stokes方程式を解きました。
研究者のシミュレーションの結果は、バブルの衝撃によって作成されたフローフィールドが非常に3次元で不安定であることを示しています。バブルは最初に変形してから崩壊し、バブルから排出される液体のジェットを作成します。その後、ジェットは固体表面に衝突し、スプラッシュを作成します。
研究者のモデルは、スプラッシュのサイズと形状、および液体ジェットの速度を予測するために使用できます。この情報は、水中車両の設計や新しい治療の開発など、さまざまなアプリケーションに役立つ可能性があります。
たとえば、このモデルは、バブルへの影響による損傷に対してより耐性のある水中車両を設計するために使用できます。このモデルは、泡を使用して身体の特定の部分に薬物を供給する新しい治療法を開発するためにも使用できます。
