Viskoses Pumpen von Flüssigkeiten mit Kavitationsblasen
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Abstract:
Kollabiert eine Kavitationsblase in der Nähe einer festen Wand, erzeugt sie einen schnellen Flüssigkeitsjet, der auf die Wand gerichtet ist. Befindet sich diese Wand nun zwischen zwei Flüssigkeitsreservoirs und verbindet man beide durch ein kleines Loch, so könnte man den Flüssigkeitsjet als Pumpe einsetzen. Hierzu wurden mit Hilfe einzelner, optisch erzeugter Kavitationsblasen Experimente mittels Hochgeschwindigkeitsaufnahmen durchgeführt. Die Strömung zwischen den beiden Reservoirs wird durch Verwendung von Flüssigkeiten unterschiedlicher optischer Dichte per Schlierenoptik sichtbar gemacht, vermessen und mit der Blasendynamik korreliert. Die Parameter Abstand der Blase zur Wand, Lochdurchmesser und Wandstärke werden variiert und auf die erzielte Pumpleistung hin analysiert. Die experimentellen Ergebnisse werden schließlich mit Volume of Fluid Simulationen unter Berücksichtigung von Kompressibilität und Viskosität verglichen. Es wird ein ideales Abstandsregime definiert und Strömungsgeschwindigkeiten sowie Pumpvolumina angegeben.