Estudo de métodos de resolução da equação de Rayleigh-Plesset, com aplicações à cavitação

• Autor(a) principal: Rodrigues, Francisco Inácio Nunes
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.26/49018
• topic: Cativação; Bolha; Equação; Rayleigh-Plesset; Pressão; Assuntos Militares Navais

A presente dissertação visa descrever a dinâmica de bolhas de gás de dimensões oscilantes, sujeitas a pressões variáveis em fluidos, tirando partido de desenvolvimentos nos métodos de resolução computacional e das equações diferenciais não-lineares. O tema presente neste trabalho insere-se no fenómeno da cavitação, por exemplo nas hélices dos navios, devido a uma diminuição da pressão de água a valores inferiores à pressão de vapor. A queda de pressão suscita a ebulição, que mesmo à temperatura ambiente da água, leva ao aparecimento de pequenas cavidades cheias ar. As bolhas estão sujeitas a pressões variáveis, em geral, por efeito da própria rotação da hélice, onde acabam por sofrer oscilações nas suas dimensões. Estas bolhas entram em colapso e assim, dar origem a ondas sonoras que, não só podem danificar equipamentos, como podem radiar som detetável. O objetivo deste trabalho é o estudo de métodos de resolução da equação de Rayleigh-Plesset, sendo esta a regularmente usada para investigar o comportamento de bolhas assim formadas. Para se conseguir cumprir este objetivo será adotada inicialmente uma metodologia analítica de estabelecimento das equações fundamentais, com base em estudos de investigações anteriores, e depois irá ser realizada a análise e a resolução da equação em meios computacionais, com código criado em linguagem MATLAB. Por fim, após a apreciação das simulações obtidas para o modelo construído será feito o enquadramento no campo da cavitação, com aplicações no contexto naval. Trata-se um projeto para a Marinha, uma vez que se pretende entender a dinâmica das bolhas de cavitação e aumentar a multidisplinaridade do tema na Marinha. O conhecimento nesta área fornece pistas para a resolução de problemas associados à cavitação, quer ao dano no casco, quer ao excesso de ruído produzido por este fenómeno.