شبيه سازي تاثير نوع گاز نجيب حل شده بر شدت تابش تك حباب سونولومينسانسي ايستا در سيال آب و اسيد فسفريك 65%

Numerical Simulation of the Effect of Noble Gas Content on the Radiation of Static Single Bubble Sonoluminescence in Water and Phosphoric Acid 65wt%

در این مقاله با استفاده از مدل هیدروشیمیایی و مكانیسم برم اشترلانگ حرارتی و الگوریتم رانگ-كوتا مرتبۀ چهار تأثیر نوع گاز نجیب حل‌شده در سیال بر پارامترهای خروجی تك‌حباب سونولومینسانسی ایستا در دو سیال پایه آب و اسید فسفریك  65% به‌عنوان غلظت بهینه اسید فسفریك به‌صورت عددی، موردبررسی قرار گرفته است. برای داشتن تك‌حباب سونولومینسانسی ایستا و پایدار و محاسبۀ پارامترهای اولیه حباب شامل شعاع و دامنۀ فشار آكوستیكی، ناپایدارهای شكلی، انتشاری و مكانی با استفاده از نمودار فاز بررسی و از پارامترهای به‌دست‌آمده در محاسبه‌ها  استفاده شد. نتایج نشان می‌دهد كه در هر دو سیال آب و اسید فسفریك  65% با افزایش جرم اتمی گاز نجیب حل‌شده در سیال از He به Xe  شاهد افزایش دما و شدت تابش تك‌حباب  ایستا در لحظۀ فروریزش هستیم كه انطباق بسیار خوبی  با نتایج آزمایشگاهی موجود از خود نشان می‌دهد. علاوه براین  شبیه‌سازی عددی نشان  می‌دهد  كه در سیال آب با افزایش جرم اتمی گاز نجیب بازۀ زمانی فروریزش حباب افزایش می‌یابد، حال آنكه در سیال اسید فسفریك 65% عكس این حالت اتفاق می‌افتد.

In this paper, by using a hydrochemical model and thermal bremsstrahlung mechanism and four -order Runge- Kutta algorithm the dependence of static single bubble sonoluminescence in water and phosphoric acid 65wt% solutionas the optimal concentration of phosphoric acid on noble gas content are numerically investigated. In order to have stable single bubble sonoluminescence and calculation initial parameters of the bubble such as initial radius of the bubble and acoustic pressure amplitude, three forms of instability named shape, diffusion and position instability are considered simultaneously in a region which named phase space diagram and parameters have been used in the calculations. Numerical results show that sonoluminescence temperature and intensity from phosphoric acid 65wt% solution at the moment of collapse are considerably greater than that of water fluid. In addition, as the atomic mass of the noble gas content in fluids increased from He to Xe the static single bubble sonoluminescence temperature and intensity in the collapse time remarkably increased which is in good agreement with available experimental results.Furthermore, numerical simulations show that in water the time of the collapse increases with the atomic mass of the noble gases, while in the liquid phosphoric acid 65% the time of the collapse decreases.