Een team van onderzoekers van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een nieuw vloeistofdynamicamodel ontwikkeld dat nauwkeurig voorspelt hoe bellen invloed hebben op vaste oppervlakken. Het model, gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Fluids, zou implicaties kunnen hebben voor een verscheidenheid aan toepassingen, zoals het ontwerp van onderwatervoertuigen en de ontwikkeling van nieuwe medische behandelingen.

Wanneer een bel op een vast oppervlak botst, ontstaat er een complex stromingsveld dat moeilijk te voorspellen kan zijn. Dit komt door een aantal factoren, waaronder de vorm van de bel, de snelheid waarmee deze beweegt en de eigenschappen van het vaste oppervlak.

Het nieuwe model, ontwikkeld door de onderzoekers van de Chinese Academie van Wetenschappen, houdt rekening met al deze factoren en kan nauwkeurig het stromingsveld voorspellen dat ontstaat door de inslag van een bel. Het model is gebaseerd op de Navier-Stokes-vergelijkingen, de heersende vergelijkingen van de vloeistofdynamica. De onderzoekers gebruikten een numerieke methode met hoge resolutie om de Navier-Stokes-vergelijkingen op te lossen voor verschillende scenario's voor de impact van bellen.

De resultaten van de simulaties van de onderzoekers laten zien dat het stromingsveld dat ontstaat door de inslag van een bel, zeer driedimensionaal en onstabiel is. De bel vervormt eerst en stort vervolgens in, waardoor een vloeistofstraal ontstaat die uit de bel wordt geworpen. De straal botst vervolgens op het vaste oppervlak en veroorzaakt een plons.

Het model van de onderzoekers kan worden gebruikt om de grootte en vorm van de plons te voorspellen, evenals de snelheid van de vloeistofstraal. Deze informatie kan nuttig zijn voor allerlei toepassingen, zoals het ontwerp van onderwatervoertuigen en de ontwikkeling van nieuwe medische behandelingen.

Het model zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om onderwatervoertuigen te ontwerpen die beter bestand zijn tegen schade door inslagen van bellen. Het model zou ook kunnen worden gebruikt om nieuwe medische behandelingen te ontwikkelen waarbij bubbels worden gebruikt om medicijnen naar specifieke delen van het lichaam te brengen.