Ultraskaņas kavitācijas radīto burbuļu dinamikas matemātiskā modelēšana

Abstract

Kavitācija ir burbuļu veidošanās process šķidrumā spiediena pazemināšanās rezultātā, kas nozīmīgs silīcija plākšņu tīrīšanā. Šajā darbā matemātiski modelētas sfērisku kavitācijas burbuļu rādiusa izmaiņas harmoniski mainīga akustiskā lauka iespaidā, izmantojot Releja-Plesē un Kellera – Mikša modeļus. Tiek pētītas arī burbuļu pārvietošanās stāvviļņu akustiskajā laukā pirmā Bjerknesa spēku ietekmē, kā arī citu burbuļu radītā otrā veida Bjerknesa spēku ietekmē. Vienādojumu skaitliskai atrisināšanai izmantota Runges – Kutta – Fēlberga metode, kā arī daļēji slēgtā Eilera metode.

Cavitation is the process of bubble formation in liquids caused by decreasing pressure. It plays a significant role in the megasonic cleaning of silicon wafers. The changes in the radius of a spherical cavitation bubble in an oscillating acoustic field are investigated using numerical results obtained by solving the Rayleigh-Plesset and Keller-Miksis equations. The bubble movement in a standing-wave acoustic field caused by primary Bjerknes force and the interaction between two bubbles with secondary Bjerknes force are explored as well. Runge-Kutta-Fehlberg and Semi-implicit Euler methods are employed.