Mayedə əmələ gələn və çökən kiçik qaz baloncukları – kavitasiya kimi tanınan bir proses – gəmi pervaneleri kimi avadanlıq üçün böyük problemlər yarada bilər. Partlayan baloncuklar səs-küy və vibrasiya yaradır, akustik sensorlara müdaxilə edir və hətta zamanla metalı aşındırır.

Hər hansı bərk materialın qüsurları olduğu kimi , suyun nüvə adlanan çox kiçik həll olunmuş qaz hissələri şəklində qüsurları var. Kavitasiya su aşağı təzyiq bölgələrinə axdıqda baş verir və bu nüvələr böyüyür və çökür.

Miçiqan Universitetinin dəniz arxitekturası və dəniz mühəndisliyi professoru Krişnan Maheş, “Bir təkər dizayn edərkən, kavitasiyanı proqnozlaşdırmaq və qarşısını almaq çox böyükdür” dedi.

Kavitasiyanı proqnozlaşdırmaq üçün nüvələri hesablamalısınız. Keçmişdə mayelər icması nüvələri empirik şəkildə müalicə edərək, təcrübədən müəyyən edilmiş səviyyəni hesablamalara daxil edirdi.

Journal of Fluid Mechanics jurnalındakı məqalədə həmmüəlliflər Krishnan Mahesh və Kərim Alame ilk dəfə olaraq nüvə səviyyələrini ilk prinsiplərdən proqnozlaşdırmaq üçün bir yanaşma inkişaf etdirdilər.

“Bizim həll etdiyimiz əsas problem ondan ibarətdir ki, əgər siz bir səthi skan edə bilsəniz, bu tarazlıq interfeysinin formasını və ya səthin nə qədər nüvələşmə təqdim edəcəyini proqnozlaşdıra bilərik” dedi Mahesh.

Bu fizikaya əsaslanan yanaşma və Gibbsin sərbəst enerjisinə əsaslanan analitik həllər qazın mövcudluğunda kavitasiya nüvələrinin daha əhatəli görünüşünü verir. Onların modeli okeandan və Tasmaniya ştatının Launceston şəhərindəki su tunelindən 60 il ərzində toplanmış eksperimental məlumatların toplusu ilə razılaşdı və analitik həlli təsdiq etdi.

Hamar görünən metal kimi səthlər yaxından kobud bir quruluşa malikdir. Suya batırıldıqda, toxumalı səth qazı yarıqlarda saxlaya bilər, nüvələşməni təqdim edir. Bu yanaşma gəminin sükanları və digər idarəetmə səthləri üçün daha sakit təkanların və eroziyaya davamlı örtüklərin dizaynını məlumatlandıra bilər.

İxtiyari bərk səthlər üzərində maye-qaz tarazlıq interfeyslərini təxmin etmək qabiliyyəti superhidrofobik səthləri inkişaf etdirmək və xarakterizə etmək üçün də tətbiq oluna bilər ki, bu da daha çox enerjiyə qənaət edən dizaynlara səbəb ola bilər. Suya deyil, qazla birbaşa təmasda olan sualtı səth hidrodinamik sürüklənməni xeyli azaldıb.

“İrəli gedərək, modelimiz divarların, dərinliyin, səthi aktiv maddələrin və ya bioloji materialların nüvələrə və kavitasiyaya təsirini proqnozlaşdırmaq üçün təməl qoyur ” dedi Mahesh.

Daha çox məlumat: Kərim Alame və başqaları, Qaz tərkibinin kavitasiya nüvələrinə təsiri, Maye Mexanikasının Jurnalı (2024). DOI: 10.1017/jfm.2024.79

Jurnal məlumatı: Maye Mexanikasının Jurnalı Michigan Universiteti Mühəndislik Kolleci tərəfindən təmin edilmişdir