Nenavaden primer implodirajočih kavitacijskih mehurčkov: Hitri curki in kje jih najti? (Curious)

Projekt Curious se osredotoča na preučevanje dinamike kavitacijskih mehurčkov v izrazito anizotropnih okoljih, kot na primer, ko so mehurčki izpostavljeni neposredni bližini stene. Nedavne raziskave kažejo, da se dinamika mehurčkov v takšnih okoljih bistveno razlikuje od trenutnega razumevanja, kar vodi odkritja novih eksotičnih pojavov z visokim potencialom in pomembnimi implikacijami za uporabo kavitacije v številnih obstoječih in novih aplikacijah. Pojava kavitacije in dinamike mehurčkov sta obširno preučevana na inženirskih področjih predvsem zaradi negativnih posledic kavitacije, kot je erozija materiala. Poleg tega pa je kavitacija obsežno raziskovana in uporabljena tudi na različnih področjih, kot so medicina, kemija, varstvo okolja in inženiring. Kljub velikemu napredku znanosti še vedno obstaja vedno velik razkorak med razumevanjem mehanizmov, ki prispevajo k učinkom kavitacije, in njeno uporabo. Poleg tega obstaja pomanjkanje razumevanja, kako se mehurčki obnašajo v ekstremnih pogojih. To podpirajo nedavna odkritja novih pojavov, do katerih pride, ko mehurčki zrastejo in implodirajo v izrazito anizotropnih okoljih. Med drugimi, to vključuje nastanek zelo hitrih curkov, ki lahko dosežejo nadzvočne hitrosti, hitrih in tankih igelnih curkov, metkovnih curkov in hitrih planarnih curkov. Namen projekta Curious je nadalje raziskati te nedavno odkrite pojave in jih preseči. Splošni cilj projekta Curious je znatno izboljšati trenutno stanje tehnike z doseganjem globljega razumevanja temeljne fizike nastanka hitrih curkov in raziskovanjem pogojev, pod katerimi implodirajoči kavitacijski mehurčki tvorijo hitre, po možnosti nadzvočne curke. Raziskave se bo nadalje osredotočile na to, kako ti pogoji vplivajo na značilnosti nastalih curkov, kako razvite značilnosti curkov vplivajo na ekstremne pogoje med implozijo mehurčkov in kako se bližnje strukture odzivajo na dane pogoje. Štirje glavni cilji projekta Curious, vsak s pripadajočim delovnim paketom, so: (O1) izboljšave trenutne metodologije modeliranja dinamike mehurčkov ter obsežna verifikacija in validacija modela; (O2) postavitev eksperimentalne postaje za generiranje in opazovanje posameznih laserskoustvarjenih kavitacijskih mehurčkov in prilagajanje eksperimentalne metodologije; in raziskovanje dinamike mehurčkov in nastanka hitrih curkov v izrazito anizotropnih okoljih, (O3) blizu trdnih meja in (O4) blizu mehke snovi. Projekt Curious temelji na predhodnih raziskavah vodje projekta v okviru doktorata pod okriljem ERC projekta in vključuje nove metodologije, ki omogočajo vrhunske eksperimentalne in računalniške raziskave na temo dinamike mehurčkov. Napredni numerični modeli in eksperimentalne metodologije bodo še izboljšani in natančno prilagojeni obravnavanim pojavom, kar ima neposredne implikacije na širšem znanstvenem področju dinamike tekočin. Poleg tega pomemben del projekta Curious predstavlja tudi sodelovanje z drugimi raziskovalci, kar bo povečalo obseg in vpliv predlaganih raziskav. Preučevanje dinamike mehurčkov v še nikoli raziskanih okoljih in konfiguracijah veliko verjetnost, da privede do odkritja nove in vznemirljive fizike, skupaj s potencialom za revolucijo uporabe kavitacije v različnih aplikacijah. Zagotovljeno je, da bodo rezultati znatno prispevali k razumevanju teh novih pojavov in utrli pot k čistejšim, bolj zelenim in varnejšim medicinskim postopkom, industrijskim procesom, čiščenju vode in proizvodnji energije. Raziskava je torej pomembna tudi zaradi množice možnih posledic tako za izkoriščanje kavitacije kot za preprečevanje njenih neželenih učinkov.