Kavitationsmodelle für Stoß-Struktur-Wechselwirkungen

Abstract

In dieser Arbeit wird das Verhalten eines Feldes von Kavitationsblasen in einem vorgegebenen Druckfeld diskutiert. Anlass dazu gab die Interaktion einer Zylinderschale mit einer sphärischen Stoßwelle, bei deren Reflexion ein starkes Unterdruckgebiet entsteht, in welchem es zu Kavitation kommen kann. Der Kollaps dieser Kavitationsblasen kann sich als eine Sekundärstoßwelle bemerkbar machen. Nach der Diskussion von verschiedenen Modellen wie Rayleigh-Plesset, Gilmore und dem akustischen Modell für eine Einzelblase sowie des von ihr abgestrahlten Druck- und Geschwindigkeitsfeldes, wird die Kopplung von einem Paar von Blasen untersucht. Abschließend werden die Erkenntnisse aus den vorhergehenden Analysen genutzt, um ein Feld von Blasen zu beschreiben.

In this thesis the behavior of an array of cavitation bubbles with a given pressure field is discussed. The interest for this thesis is the interaction of a cylindrical shell with a spherical shock wave. The reflection of this shock wave on the cylinder creates an area of decreased pressure that can lead to cavitation bubbles. The collapse of these bubbles can produce a secondary shock wave. After the discussion of different models for the single bubble like Rayleigh-Plesset, Gilmore and the acoustic model and the radiated pressure and velocity field, the interaction of a pair of bubbles is investigated. At the end of the thesis the solutions of the previous analyses are used to describe the bubble array.