Исследование процесса лазерной кавитации с использованием численного моделирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Выполнено численное моделирование процесса роста и схлопывания парового пузырька, возникающего на кончике оптоволокна (лазерного нагревательного элемента), погруженного в воду. Построенные численные решения позволяют при появлении пузырька найти распределение температурного поля в перегретой жидкости, получить значения скорости и температуры кавитационной струи, возникающей при схлопывании пузырька.

Об авторах

Е. П Дац

Институт прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук; Владивостокский государственный университет

Email: datsep@gmail.com
Владивосток, Российская Федерация; Владивосток, Российская Федерация

М. А Гузев

Институт прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: datsep@gmail.com

академик РАН

Владивосток, Российская Федерация

В. М Чудновский

Институт прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: datsep@gmail.com
Владивосток, Российская Федерация

Список литературы

  1. Felix M., Ellis A. Laser-induced liquid breakdown – A step-by-step account // Appl. Phys. Lett. 1971. V. 19. P. 484–486.
  2. Lauterborn W., Bolle H. Experimental investigations of cavitation-bubble collapse in the neighbourhood of a solid boundary // J. Fluid Mech. 1975. V. 72. P. 391–399.
  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 // Intern. J. Heat and Mass Transfer. 2020. V. 163. 120420.
  4. Kulik A.V., Mokrin S.N., Kraevskii A.M., Minaev S.S., Guzev M.A., Chudnovskii V.M. Features of dynamics of a jet flow generated on a laser heater by surface boiling of liquid // Technical Physics Letters. 2022. V. 48. No. 1. P. 60–63. doi: 10.21883/TPL.2022.01.52472.18949
  5. Koch M. Rosselló J.M., Lechner C., Lauterborn W., Mettin R. Dynamics of a Laser-Induced Bubble above the Flat Top of a Solid Cylinder – Mushroom-Shaped Bubbles and the Fast Jet // Fluids. 2022. No. 7. 2.
  6. Kadivar E., Phan T.-H., Park W.-G. et al. Dynamics of a single cavitation bubble near a cylindrical rod // Phys. Fluids. 2021. V. 33. 113315. https://doi.org/10.1063/5.0070847
  7. Reuter F., Ohl C.-D. Supersonic needle-jet generation with single cavitation bubbles // Appl. Phys. Lett. 2021. V. 118. 134103. doi: 10.1063/5.0045705
  8. Gonzalez-Avila S., Denner F., Ohl C.-D. The acoustic pressure generated by the cavitation bubble expansion and collapse near a rigid wall // Phys. Fluids. 2021. V. 33. 032118. https://doi.org/10.1063/5.0043822
  9. Kosyakov V.A., Fursenko R.V., Chudnovskii V.M., Minaev S.S. Physical mechanisms controlling a vapor bubble collapse and formation of a liquid jet during a laser-induced subcooled boiling near the end face of a thin waveguide // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2023. V. 148. 107053. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2023.107053
  10. Padilla-Martinez J.P., Berrospe-Rodriguez C., Aguilar G., Ramirez-San-Juan J.C., Ramos-Garcia R. Optic cavitation with CW lasers: A review // Physics of Fluids. 2014. V. 26. 12. https://doi.org/10.1063/1.4904718
  11. Zhukov S.A., Afanas’ev S.Yu., Echmaev S.B. Concerning the magnitude of maximum heat flux and the mechanisms of superintensive bubble boiling // Intern. J. Heat Mass Transfer. 2003. № 46. Р. 3411–3427.
  12. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость / В. П. Скрипов. М.: Наука, 1972. 342 с.
  13. Yusupov V.I. Formation of Supercritical Water under Laser Radiation. Russ. // J. Phys. Chem. B. 2019. V. 13. P. 1245–1253. https://doi.org/10.1134/S1990793119070297
  14. Lee W.H. “Pressure iteration scheme for two-phase flow modeling” in Multiphase Transport Fundamentals, Reactor Safety, Applications / Ed. T. Veziroglu. Washington (DC): Hemisphere Publishing, 1980. P. 407–432.
  15. Mayerhöfer T.G., Pahlow S., Popp J. The Bouguer-Beer-Lambert Law: Shining Light on the Obscure // Chemphyschem. 2020. V. 21 (18). P. 2029–2046. doi: 10.1002/cphc.202000464
  16. Deng R., He Y., Qin Y., Chen Q., Chen L. Measuring pure water absorption coefficient in the near-infrared spectrum (900–2500 nm) // Yaogan Xuebao – J. Remote Sensing. 2012. V. 16. No. 1. H. 192–206.
  17. Engineering ToolBox. 2001. [online] Available at: ttps://www.engineeringtoolbox.com [Accessed 01.12.2024].
  18. Patankar S.V. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Washington (DC): Hemisphere, 1980.
  19. Brackbill J.U., Kothe D.B., Zemach C. A continuum Method for Modeling Surface Tension // J. Comput. Phys. 1992. V. 100. P. 335–354.
  20. Zhang Yu., Li G., Zhang G., Ding S. Development and modified implementation of Lee model for condensation simulation // Appl. Thermal Engineering. 2023.
  21. 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. doi: 10.31857/S2686740021060067

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).