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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».