ЛАЗЕРНАЯ КАВИТАЦИЯ В ТРУБКЕ, ПОГРУЖЕННОЙ В ОГРАНИЧЕННЫЙ ОБЪЕМ, ЗАПОЛНЕННЫЙ ЖИДКОСТЬЮ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследуются расширение и схлопывание кавитационного пузырька при лазерном нагреве и вскипании воды недогретой до температуры насыщения в окрестности кончика оптоволокна (лазерного нагревательного элемента), установленного в заполненную водой стеклянную трубку, погруженную в ограниченный объем, заполненный жидкостью. Установлено, что вытекающие и втекающие потоки разогретой жидкости в трубке, возникающие при росте и схлопывании кавитационного парового пузырька, приводят к интенсивным горизонтальным потокам жидкости в зазоре между дном кюветы и нижним торцом трубки. Показано, что в начальные моменты ускоренного роста и, особенно, в момент коллапса парового пузырька вблизи дна кюветы под нижним торцом трубки возникают мощные импульсы давления, способные эффективно влиять на поверхность дна кюветы, тогда как при схлопывании пузырька потоки жидкости устремлены в обратном направлении в трубку. Обнаруженные эффекты могут быть использованы для эффективной селективной очистки поверхности.

Об авторах

М. А Гузев

Институт прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук

Академик РАН Владивосток, Россия

Ю. В Василевский

Институт вычислительной математики им. Г. И. Марчука Российской академии наук

член-корреспондент РАН Москва, Россия

Е. П Дац

Институт прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: datsep@gmail.com
Владивосток, Россия

И. А Абушкин

Институт прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук

Владивосток, Россия

Е. В Хайдуков

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт” Российской академии наук

Москва, Россия

В. М Чудновский

Институт прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук

Владивосток, Россия

Список литературы

  1. Рождественский В.В. Кавитация. Л.: Судостроение, 1977. 248 с.
  2. Chudnovskii V.M., Levin A.A., Yusupov V.I., Guzev M.A., Chernov A.A. The formation of a cumulative jet during the collapse of a vapor bubble in a subcooled liquid formed as a result of laser heating // Intern. J. Heat and Mass Transfer. 2020. N 150. P. 119286.
  3. Fursenko R.V., Chudnovskii V.M., Minaev S.S., Okajima J. Mechanism of high velocity jet formation after a gas bubble collapse near the micro fiber immersed in a liquid // International J. Heat and Mass Transfer. 2020. 163. 120420
  4. Zhong X., Eshraghi J., Vlachos P., Dabiri S., Ardekani A.M. A model for a laser-induced cavitation bubble // Intern. J. Multiphase Flow. 2020. V. 132. 103433. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2020.103433
  5. Ohl C.-D., Arora M., Dijkink R., Janve V., Lohse D. Surface cleaning from laser-induced cavitation bubbles // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. 074102.
  6. Robles V., Gutierrez-Herrera E., Devia-Cruz L.F., Banks D., Camacho-Lopez S., Aguilar G. Soft material perforation via double-bubble laser-induced cavitation microjets // Phys. Fluids. 2020. V. 32. 042005. https://doi.org/10.1063/5.0007164
  7. George S.D., Chidangil S., Mathur D. Minireview: Laser-induced formation 0fmicrobubbles - biomedical implications // Langmuir. 2019. V. 35. 010139.
  8. Yu J.X., Wang X.Y., Hu J.S., Shen J.W., Zhang X.Q, Zheng X.X., Zhang Y.N., Yao Z. Laser-induced cavitation bubble near boundaries //j. Hydrodynamics. 2023. V. 35. P. 858-875. https://doi.org/10.1007/s42241-023-0074-3
  9. Wang D., Bi Y. Investigation of the influence of different liquid temperatures on the dynamics of longpulse laser-induced cavitation bubbles // AIP Advances. 2024. 14. https://doi.org/10.1063/5.0185608
  10. Horvat Darja, Orthaber Uroš, Schillec Jörg, Hartwigc Lars, Löschner Udo, Vrecko Andrej, Petkovšek Rok. Laser-induced bubble dynamics inside and near a gap between a rigid boundary and an elastic membrane // Intern. J. Multiphase Flow. 2018. V. 100. P. 119-126. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2017.12.010
  11. Schoppink J., Alvarez-Chavez J., Fernandez Rivas D. Laser beam properties and microfluidic confinement control thermocavitation // Appl. Phys. Letters. 2024. V. 124. https://doi.org/10.1063/5.0186998
  12. Чудновский В.М., Гузев М.А., Дац Е.П., Кулик А.В. Эффект ускоренного всасывания жидкости в трубке при лазерной кавитации на лазерном нагревательном элементе // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2023. Т. 513. С. 41-47. https://doi.org/10.31857/s2686740023060056
  13. Dats E.P., Kulik A.V., Guzev M.A., Chudnovskii V.M. Cavitation at the end of an optical fiber during laser heating of water in a narrow slit // Technical Physics Letters. 2023. N 49. Р. 73-76.
  14. Чернов А.А., Гузев М.А., Пильник А.А., Адамова Т.П., Левин А.А., Чудновский В.М. Влияние вторичного вскипания на динамику струи, формирующейся при коллапсе парового пузырька, индуцированного лазерным нагревом жидкости // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2021. Т. 501. С. 54-58.
  15. Wanga Shi-Ping, Wang Qianxi, Zhanga A-Man. Eleanor Stride. Experimental observations of the behaviour of a bubble inside a circular rigid tube // Intern. J. Multiphase Flow. 2019. V. 121. 103096. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2019.103096

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024