UNS: Collaborative Research: Numerical and Experimental Study of the Instability Mechanisms and Bubble Growth due to Explosive Boiling
UNS:合作研究:爆炸沸腾引起的不稳定机制和气泡增长的数值和实验研究
基本信息
- 批准号:1511152
- 负责人:
- 金额:$ 13万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-09-15 至 2018-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
1512093 / 1511152Esmaeeli, Asghar / Hermanson, James C. The proposal aims to provide much needed insight of the very rapid, explosive vapor bubble growth much like those in boiling water but even faster. This can occur by properly providing and focusing energy on liquids. One potential application of this knowledge is that, since the bubble comes into existence and grows fast while at micro-scales, it can help design micro-scale actuators commonly used in small devices. Both undergraduate and graduate will be involved in, while K-12 students and their teachers will also be exposed to, the research.The PIs propose a combined experimental and modeling approach to (1) determine the range of parameters over which explosive boiling in quiescent flows will occur and, under this condition, (2) to gain fundamental understanding of the dynamic growth of a single vapor nucleus, and (3) to explore the dynamics of multi-nuclei growth. Current research in the field is almost exclusively experimental in nature, and many crucial aspects cannot be probed quantitatively due to the complexity of experimentation. The numerical modeling will facilitate interpreting experimental results, which will be acquired using high-speed imaging, yielding much-needed quantitative insights and helping to solve problems over a broader range of engineering problems involving rapid evaporation. If the bubble growth dynamics is captured, it can be used as an actuator by properly focusing energy onto its initial growth that occurs at micro-scales. The results can improve understanding of energy focusing phenomena at the micro-scale involving bubbles as actuators if successful. Similarly, it will help to improve the design of flash-boiling atomizers and the processes involving transport and storage of volatile liquids or large scale energy generation.
1512093 / 1511152ESMAEELI,ASGAR / HERMANSON,JAMESC。该提案旨在提供急需的洞察力,以了解非常快速,爆炸性的蒸气泡泡的生长,就像在沸水中一样,甚至更快。 可以通过适当地将能量聚焦于液体上来发生这种情况。 这种知识的一种潜在应用是,由于气泡在微尺度时就存在并迅速生长,因此它可以帮助设计在小型设备中常用的微型执行器。 这项研究都将参与本科和毕业生,而K-12学生及其老师也将受到研究。多核增长。 本领域的当前研究几乎完全是实验性的,由于实验的复杂性,无法定量探测许多关键方面。 数值建模将有助于解释实验结果,这些结果将使用高速成像获得,从而产生急需的定量见解,并有助于解决涉及快速蒸发的更广泛的工程问题。 如果捕获了气泡生长动力学,则可以通过将能量正确聚焦到微尺度上发生的初始生长上,将其用作执行器。结果可以提高对微尺度上的能量聚焦现象的理解,如果成功,则涉及气泡作为执行器。 同样,这将有助于改善闪烁的雾化器的设计以及涉及挥发性液体或大规模能量产生的运输和存储的过程。
项目成果
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