När man häller en vätska från en flaska, hindras flödet ofta av bubblor som samlas i flaskhalsen, vilket skapar ett hinder för vätskans smidiga passage. Dessa bubblor kan avsevärt hindra flödet och förlänga tömningsprocessen.
Forskargruppen tillämpade höghastighetsbilder för att fånga dynamiken hos bubblor i en flaska under hällning, och observerade noga deras storlek, plats och rörelse. Med hjälp av beräkningsmodellering identifierade de att flödeshastigheten i hög grad påverkas av bubblornas positioner och interaktioner.
Ett nyckelfynd avslöjade att bubblor som ligger nära flaskans mitt, kallade "axisymmetriska bubblor", kan hindra flödet mer effektivt än de nära kanterna, kända som "asymmetriska bubblor". Detta beror på att de symmetriska bubblorna är mer benägna att dela sig, vilket skapar mindre bubblor som hindrar flödet ännu mer.
Teamet upptäckte också att skapa en större, central bubbla kan öka flödeshastigheten genom att störa bildandet av mindre, flödesstörande bubblor. Genom att manipulera flödesförhållandena och generera en stor, central bubbla, visade de en förbättring av vätskans flödeshastighet med 20-40%.
Detta innovativa tillvägagångssätt kan ha potentiella tillämpningar i olika industrier som är beroende av att tömma eller hälla vätskor, såsom livsmedels- och dryckesindustrin, kemisk och farmaceutisk tillverkning och kosmetikaproduktion. Genom att tillämpa denna kunskap kan tillverkarna optimera sina processer, minska produktionstiderna och förbättra effektiviteten.
Forskningsresultaten, publicerade i tidskriften Physics of Fluids, ger inte bara en grundläggande förståelse för bubbeldynamik i flöde utan erbjuder också praktiska lösningar för att optimera tömningsprocessen i industriella applikationer.
