Napredno modeliranja dinamike kavitacijskih mehurčkov z uporabo enačbe stanja Noble–Abel Stiffened-Gas
Razumevanje dinamike kavitacijskih mehurčkov je ključnega pomena za številne znanstvene in inženirske aplikacije, od sonokemije in obdelave materialov do biomedicinskih terapij in industrijskih tekočinskih sistemov. Znatne lokalne spremembe tlaka in temperature med implozijo mehurčkov sprožajo kompleksne pojave, kot so tvorba prostih radikalov, kemijske reakcije, erozijo materiala in toplotne poškodbe – učinki, ki jih je treba natančno modelirati, da optimiziramo želene rezultate in zmanjšamo tveganja.
Kandidat(ka) bo v okviru zaključnega dela preučil(a) enačbo stanja Noble–Abel Stiffened-Gas (NASG) in njeno razširjeno različico kot orodja za modeliranje dinamike kavitacijskih mehurčkov. Študija se bo osredotočila na hidrodinamične, akustične in lasersko ustvarjene mehurčke, pri katerih je natančna napoved lokalnih tlačnih in temperaturnih polj ključnega pomena. Glavni cilj je oceniti sposobnost enačbe stanja NASG pri opisovanju vode v tekoči in parni fazi v širokem razponu tlakov in temperatur ter primerjati njeno učinkovitost z razpoložljivimi eksperimentalnimi podatki.
Kandidat(ka) bo optimiziral(a) materialne parametre posebej za scenarije povezane s kavitacijo, pri čemer bo raziskal(a) tehnike, kot je odsekovno prileganje, da bi izboljšal(a) njeno natančnost v ekstremnih pogojih. Optimizirani parametri bodo uporabljeni za simulacije kolapsa mehurčkov v različnih scenarijih, pri čemer bodo rezultirajoča tlačna in temperaturna nihanja primerjana s preprostejšimi modelnimi pristopi, kot je npr. uporaba Taitove enačbe stanja. Dobljeni rezultati bodo prav tako primerjani z rezultati iz obstoječe eksperimentalne in numerične literature.
S tem delom bo kandidat(ka) prispeval(a) k izboljšanju modeliranja kavitacijskih pojavov, ponujajoč natančnejši okvir za napovedovanje njihovih mehanskih, toplotnih in kemičnih učinkov. Rezultati lahko pomembno prispevajo na področjih, kot je sonokemija, kjer implozija mehurčkov vpliva na reakcijske poti, ter na medicinskih področjih, kjer je obvladovanje toplotnih učinkov ključnega pomena za varno in učinkovito terapijo.
Kontaktne osebe: dr. Jure Zevnik