1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки
  4. T. 513, № 1, 2023

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 2023, T. 513, № 1, стр. 41-47

ЭФФЕКТ УСКОРЕННОГО ВСАСЫВАНИЯ ЖИДКОСТИ В ТРУБКЕ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ КАВИТАЦИИ НА ЛАЗЕРНОМ НАГРЕВАТЕЛЬНОМ ЭЛЕМЕНТЕ

В. М. Чудновский 1, академик РАН М. А. Гузев 1, Е. П. Дац 1, *, А. В. Кулик 1

1 Институт прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук
Владивосток, Россия

* E-mail: datsep@gmail.com

Поступила в редакцию 07.07.2023
После доработки 07.07.2023
Принята к публикации 21.08.2023

Аннотация

Экспериментально и численно исследуются расширение и схлопывание кавитационного пузырька при лазерном нагреве и вскипании с недогревом воды в окрестности кончика оптоволокна (лазерном нагревательном элементе), установленного в заполненной водой стеклянной трубке с двумя открытыми концами. Кавитация, инициированная непрерывным лазерным излучением, сопровождается выталкивающим и втягивающим движением разогретой жидкости в трубке и за ее пределами. Впервые показано, что в трубке с установленным лазерным нагревательным элементом в потоке жидкости, движущемся за стенками пузырька, при его схлопывании на удаленном от торца полюсе поверхности пузырька возникает жидкая струя, направленная через пузырек к торцу оптоволокна. Струя ускоряет процесс всасывания жидкости в трубку.

Ключевые слова: лазер, кавитация, численное моделирование, двухфазная среда

Список литературы

  1. 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

  2. Zhang Jy., Du Yx., Liu Jq. et al. Experimental and numerical investigations of the collapse of a laser-induced cavitation bubble near a solid wall // J. Hydrodyn. 2022. V. 34. P. 189–199. https://doi.org/10.1007/s42241-022-0017-4

  3. 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. № 150. P. 119286. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.119286 0017-9310

  4. Fursenko R.V., Chudnovskii V.M., Minaev S.S., Okajima Junnosuke. 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. P. 120420. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120420 0017-9310

  5. Tao Lü, Wei Zhang, Fang Chen, Zhongchi Liu. Microliquid jet induced by tunable holmium laser: a potential microsurgery scalpel // Microfluid Nanofluid. 2016. V. 20. P. 10. https://doi.org/10.1007/s10404-015-1692-z

  6. Ohl C.-D., Arora M., Dijkink R., Janve V., Lohse D. Surface cleaning from laser-induced cavitation bubbles // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. P. 074102.

  7. Christos B., Ioannis K., Efthymis S., Ioanna Z. Laser-induced forward transfer of silver nanoparticle ink: time-resolved imaging of the jetting dynamics and correlation with the printing quality // Microfluid Nanofluid. 2014. V. 16. P. 493–500.

  8. Robles V., Gutierrez-Herrera E., Devia-Cruz L.F., Banks D., Camacho-Lopez S., and Aguilar G. Soft material perforation via double-bubble laser-induced cavitation microjets // Phys. Fluids. 2020. V. 32. P. 042005. https://doi.org/10.1063/5.0007164

  9. George S.D., Chidangil S., Mathur D. Minireview: Laser-induced formation of microbubbles – biomedical implications // Langmuir. 2019. V. 35. 010139.

  10. Abushkin I.A., Chudnovskii V.M., Guzev M.A., Polyaev Yu.A., Garbuzov R.V. Laser Interstitial Thermotherapy in Surgical Treatment of Vascular Anomalies // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2023. V. 174. № 3. January. https://doi.org/10.1007/s10517-023-05716-2

  11. Yusupov V., Chudnovskii V. The origin of loud claps during endovenous laser treatments // The Journal of the Acoustical Society of America. 2023. V. 153. P. 1525–1533. https://doi.org/10.1121/10.0017436

  12. Chan Kin Foong, Pfefer T. Joshua, Teichman Joel M.H., Welch Ashley J. A Perspective on Laser Lithotripsy: The Fragmentation Processes // J. Endourology. 2001. P. 257–273. https://doi.org/10.1089/089277901750161737

  13. 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. P. 103096. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2019.103096

  14. 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

  15. 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 – Journal of Remote Sensing. 2012. V. 16. № 1. P. 192–206.

  16. Lee W.H. A pressure iteration scheme for two-phase flow modeling T. Veziroglu (Ed.). Multiphase Transport Fundamentals, Reactor Safety, Applications. V. 1. Hemisphere Publishing, 1980. P. 407–432.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал