A gravity-capillary bubble jet is calculated by numerically with an axisymmetric Boundary Element Method (BEM). The bubble jet means a rising of a free surface induced by the growth and collapse of an oscillating bubble under the free surface. Based on the assumption of inviscid, incompressible, and irrotational fluid flow, the Laplace equation is used as the governing equation. In previous researches, the dynamic behavior of a bubble is main focus. Here, calculating the motion of the free surface, which occurs after the bubble removed in the numerical model, is main focus. The motion and shape of the bubble is verified by a theoretical approach and an experimental result. Assuming that the bubble size is small, the surface tension is considered. Two kinds of bubbles, a vapor bubble and a gas bubble, are used here. The results of the calculation are verified through theory and experiment. The relationship between the initial position of the bubble and the bubble jet was examined.
이 논문에서는 수중 버블 거동에 의해 발생하는 중력-표면장력 버블제트를 다루었다. 이 논문에서의 버블제트는, 버블이 수면 아래에서 팽창, 수축할 때의 상호작용에 의해 생성되는 수면의 상승 현상을 의미한다. 수중 버블과 수면의 움직임의 계산에는 축대칭 경계요소법을 사용하였다. 유체영역은 비압축성, 비점성, 비회전성의 특성을 가정하여, 라플라스 방정식을 지배방정식으로 사용하였다.
구조물 또는 수면 근처에서의 버블의 형상 변화에 초점을 맞춘 다른 연구와 다르게, 본 논문은 버블의 팽창, 수축 중의 버블과 수면의 형상 이외에 버블이 사라진 이후의 수면 거동에 대한 해석을 추가로 진행하였다. 또한 버블의 크기가 작은 경우를 가정하여 표면 장력을 추가로 고려하였다. 버블은 내부에 일정한 증기압만 존재하는 경우와 비압축성 기체가 존재하는 두 경우를 고려하였다.
계산 결과는 기존 이론, 실험과 비교하여 검증하였다. 이를 이용하여 버블의 초기 위치와 버블의 종류에 따른 수면의 형상 변화를 계산하였다.
