Az ALPACA szoftver validációja akusztikusan gerjesztett gázbuborékok szimulációjára
Validation of ALPACA for the simulation of acoustically excited gas bubbles
Keywords:
sonochemistry Keller-Miksis equation, ALPACA, validation, bubble dynamics, /, szonokémia, Keller-Miksis egyenlet, validáció, buborékdinamikaAbstract
Acoustically excited gas bubbles appear primarily in sonochemistry. The objective of sonochemistry is to increase the yield of chemical processes with ultrasound excitation. CFD simulations of acoustically excited bubbles can give us new insights into bubble dynamics, such as the break-up of a bubble. In this paper an extensive validation of the ALPACA solver is presented by comparing the simulation results to the Keller-Miksis equation, which describes the oscillations of a spherical bubble in an acoustic field.
Kivonat
Akusztikusan gerjesztett gázbuborékok elsősorban a szonokémiában jelennek meg. A szonokémia lényege, kémia folyamatok kihozatalának a növelése ultrahangos gerjesztéssel. Akusztikusan gerjesztett buborékok CFD szimulációi új betekintést nyújthatnak a buborékok dinamikájába, például a buborékok felbomlásába. Ez a munka az ALPACA megoldó átfogó validációját mutatja be, a szimulációk eredményei a Keller-Miksis egyenlettel kerülnek összevetésre, amely egyetlen gömb alakú buborék oszcillációját írja le akusztikus térben.
References
Mason T., Newman A., Phull S., Sonochemistry in water treatment, Division of Chemistry, Coventry University, 1994. Convetry CVI 5FB, 3927–3933.
Keller J.B., Miksis M., Bubble oscillations of large amplitude, The Journal of the Acoustical Society of America 1980, 68.2, 628–633.
Hoppe N., Adami S., Adams N.A., A parallel modular computing environment for three-dimensional multiresolution simulations of compressible flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2022, 391, 114486.
Hoppe N., Winter J.M., Adami S., Adams N.A., ALPACA - a level-set based sharp-interface multiresolution solver for conservation laws. Computer Physics Communications. 2022, 272, 108246.
Kalmár Cs., Klapcsik K., Hegedűs F., Relationship between the radial dynamics and the chemical production of a harmonically driven spherical bubble. Ultrasonics Sonochemistry. 2020, 64, 104989.
Harlow F.H., Amsden A.A., Fluid Dynamics. A LASL Monograph. Los Alamos, NM (United States), 1971.
Kaiser J., Adami S., Adams N. A., Three-dimensional direct numerical simulation of shock-induced bubble collapse near gelatin, 11th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, 2019
