撞击过程中被困气泡的受控与脉冲式压缩
流体动力学
2022-07-01 v1
摘要
波浪对结构的砰击常伴随气穴的捕获。大规模撞击通常具有快速演化且扰动的液-气界面,从而在撞击时困住数个气泡。尽管液体接触固体结构如何产生峰值压力已大体明晰,但要确定孤立气穴如何被脉冲式撞击加压、以及该气泡内最大撞击压力如何演化则更具挑战。我们通过开展受控良好的实验研究此类Bagnold型气泡脉冲压缩,实验中采用倒置空心锥作为撞击体。锥体始终浸没于水浴中,从而包围已知且受控体积的空气泡。高灵敏度传感器测量锥体顶点的压力。利用高速成像,我们展示了入射液体如何使该几何构型中所围空气泡变形,以及气泡内如何记录到撞击峰值,该峰值可溯源至液体射流对压力传感器的撞击。我们将测得压力与Bagnold模型比较,并讨论了气泡中的主要共振。根据变形气泡的可视化结果,我们还讨论了由周围刚性几何(如LNG围护膜中的波纹)存在所引起的气穴变形。
引用
@article{arxiv.2206.15297,
title = {Controlled and impulsive compression of an entrapped air bubble during impact},
author = {Utkarsh Jain and Devaraj van der Meer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.15297},
year = {2022}
}
备注
16 pages, 11 figures, 2 supplementary videos