Zum Einschwingverhalten von Gasblasen in Wasser

The transient response of free gas bubbles in water influenced by an external pressure field is analyzed with a high speed holographic movie camera. Using holography one can observe the temporal development of single bubbles as well as bubble interactions, and there is no need to have any information about the location of the bubbles in the bulk of the liquid. It has been observed in details how the bubbles are starting with spherical oscillations, the appearance of surface waves, and, finally, the decay of the bubbles into bubble clouds. Additionally, numerical calculations on the transient response of gas bubbles in water confirm the appearance of resonances observed when the bubbles are driven in external pressure fields.

Zusammenfassung

Das Einschwingverhalten von freien Gasblasen in Wasser unter dem Einfluß von äußeren Wechseldruckfeldern wird mit Hilfe einer holograflschen Hochgeschwindigkeitskamera untersucht. Die Holografie erlaubt es, die zeitliche Entwicklung von Einzelblasen und die Wechselwirkung mehrerer Blasen zu beobachten, ohne daß der Ort der Blasen in der Flüssigkeit bei der Aufnahme genau bekannt sein muß. Es kann in alien Einzelheiten verfolgt werden, wie Blasen radial anschwingen, Oberflächenwellen auftreten und ein Zerfall in viele Bläschen stattfindet. Numerische Untersuchungen zum Einschwingverhalten von Gasblasen in Wasser bestätigen die beobachtete Ausbildung von Resonanzen bei der Anregung in äußeren Druckfeldern.

Sommaire

On étudie la mise en vibration de bulles de gaz dans l'eau sous l'effet d'un champ acoustique externe. Pour cela on a utilisé une ultracaméra holographique. L'holographie permet d'observer l'évolution temporelle d'une bulle isolée et les interactions entre plusieurs bulles, sans qu'il soit nécessaire de connaître avec précision la position de la bulle dans le liquide au moment de la prise de vue. De plus il devient possible de suivre dans tous leurs détails les diverses phases du processus: comment les bulles commencent à vibrer radialement, comment apparaissent les ondes de surface et enfin comment une bulle éclate en se fractionnant en une nuée de petites. Des simulations numériques confirment l'apparition des résonances qui ont été observées.