Simulazione numerica del rumore emesso da bolle in diverse condizioni dinamiche

As a rst step towards the goal of simulating the acoustics of cavitating flows of interest in marine hydrodynamics, the design of tools to study the formation, growth, movement and collapse of the bubbles of gas/vapour into water, and the noise thereby generated, is described here. The activity develops along two main routes: (1) the prediction of dynamics of radial pulsation and translational motion of a spherical bubble due to the interaction with a prescribed (or calculated, as the effect of a force field) pressure load, (2) the simulation of a flow field that includes the dynamics of a surface bearing a density discontinuity. In both cases, the final result is an assessment of the noise radiated by the bubble. The first route, dealt with in this work, leads to a system of nonlinear ordinary differential equations, consisting of an extended form of the Rayleigh-Plesset equation and an equation describing the translation dynamics of the pulsating bubble.

Come primo passo verso l'obiettivo di simulare l'acustica di flussi cavitanti di interesse per l'idrodinamica marina, viene qui descritto lo sviluppo di strumenti per studiare la formazione, la crescita, il movimento e il collasso delle bolle di gas/vapore in acqua, e il rumore generato di conseguenza. L'attività si svolge lungo due percorsi principali: (1) la previsione della dinamica della pulsazione radiale e del moto di traslazione di una bolla sferica conseguenti all'interazione con un prescritto (o calcolato, come effetto di un campo di forze) carico di pressione; (2) la simulazione di un campo di flusso che includa la dinamica di una superficie sede di una discontinuità di densità. In ambo i casi il risultato finale consiste nella stima del rumore irradiato dalla bolla. Il primo percorso, di cui ci occupiamo qui immediatamente, conduce ad un sistema di equazioni differenziali ordinarie non lineari costituito da una forma estesa dell'equazione di Rayleigh-Plesset e da una equazione che descrive la dinamica traslatoria della bolla pulsante.