Dynamics of bubble formation in cylindrical and planar geometries

Abstract

La formación y el posterior colapso de una burbuja constituyen un fenómeno físico muy rico que, a pesar de su importancia, aún está lleno de sorpresas. Para conseguir un diseño ´optimo de los equipos industriales que generan burbujas y garantizar por tanto un uso más eficiente de la energía, se necesita un profundo conocimiento de este problema. Por lo tanto, el propósito de la presente Tesis es mejorar el conocimiento acerca de la formación de burbujas en boquillas sumergidas en un líquido en reposo, que aunque se trata de un problema clásico, no está completamente resuelto hoy en día. En concreto, este trabajo se centra en la dinámica de los instantes previos a la rotura. Además, se estudia la formación de burbujas en una configuración de coflujo con una innovadora geometría plana, lo que podría representar un sistema alternativo para producir burbujas de forma masiva y controlada.

The formation and subsequent collapse of a bubble constitute a rich and beauti- ful physical phenomenon which, despite its importance, is still full of surprises. A deep understanding of this problem is required for an optimum design of industrial equipments used to generate bubbles to ensure a more efficient use of energy. There- fore, the purpose of this Thesis is to improve our knowledge about the classical, but still not completely understood, problem of formation of bubbles from submerged nozzles in stagnant liquids. In particular, we focus on the dynamics of the final instants previous to pinch-off. In addition, bubble formation in co-flowing air-water configuration with an innovative planar geometry is studied, which could represent an alternative system to produce bubbles in a massive way.