Three-dimensional coarsening in a mesoscale bubble model
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2017-12-12
Department
Major/Subject
Engineering Physics
Mcode
SCI3056
Degree programme
Master’s Programme in Engineering Physics
Language
en
Pages
50
Series
Abstract
We have made simulations on coarsening in wet foams using a simple Durian bubble model. The purpose of these simulations was to find out whether this model was sufficient for simulating three-dimensional foams, and whether it could be used to simulate foams trapped between two plates. Our results indicate that this model is not sufficient for this purpose, at least in the way we used it. The simulated foams contained too many bubbles isolated from every other despite a gas fraction that is way above the jamming point. This was an especially huge problem within the trapped foams, where these isolated bubbles would concentrate near the solid boundaries in large numbers. In order to solve this issue we added simplified gas flow through the bulk liquid into the simulation. While this prevented isolated bubbles from staying in the simulation for too long it did not actually lower the ratio of isolated bubbles within the foam when compared to simulations without the gas flow through the bulk. It also caused the average bubble radius to no longer follow the theoretical <r> ~ t^0.5 growth, implying that more complex additions to this model or more complex models in general are necessary for these kinds of simulations.Tässä työssä olemme tehneet simulaatioita karkeistumisesta märissä vaahdoissa käyttäen yksinkertaista Durianin kuplamallia. Näiden simulaatioiden tarkoituksena oli selvittää, onko tämä malli tarpeeksi hyvä kolmiuloitteisten vaahtojen mallintamisessa, ja että voiko tällä tavalla mallintaa myös kahden levyn välissä olevaa vaahtoa. Simulaatioiden tulokset osoittavat, että ainakaan tällä tavalla käytettynä kyseinen malli ei ole tarpeeksi hyvä tähän tarkoitukseen. Mallinnuksessa käytetyissä kaasuosuuksissa vaahdossa olevien kuplien pitäisi olla melko tiukasti toisissaan kiinni, mutta siitä huolimatta simulaatioissa oli aivan liikaa toisistaan eristyneitä kuplia. Varsinkin levyjen välissä olevassa vaahdossa pienet eristyneet kuplat olivat keskittyneet suurissa määrin simulaatioalueen kiinteiden reunojen yhteyteen. Ongelman ratkaisemiseksi lisäsimme simulaatioihin yksinkertaistetun kaasuvirtauksen myös vaahdossa olevan nesteen läpi. Vaikka tällä päästiinkin eroon pitkään eristyksissä olleista kuplista, ei sillä ollut juurikaan merkitystä vaahdossa olevien eristyneiden kuplien suhteelliseen määrään. Lisäksi tämä vaikutti kuplien keskimääräisen säteen kasvuun siten, että se ei enää saavuttanut teoreettista arvoa <r> ~ t^0.5. Tästä voidaan päätellä, että joko tähän malliin pitää lisätä monimutkaisempia osia tai sitten pitää vain käyttää monimutkaisempaa kuplamallia.Description
Supervisor
Alava, MikkoThesis advisor
Puisto, AnttiKeywords
foam, coarsening, bubble, simulation, durian bubble model
