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

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

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.

Об авторах

В. М. Чудновский

Институт прикладной математики
Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: datsep@gmail.com
Россия, Владивосток

М. А. Гузев

Институт прикладной математики
Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: datsep@gmail.com
Россия, Владивосток

Е. П. Дац

Институт прикладной математики
Дальневосточного отделения Российской академии наук

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

А. В. Кулик

Институт прикладной математики
Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: datsep@gmail.com
Россия, Владивосток

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 файлы


© В.М. Чудновский, М.А. Гузев, Е.П. Дац, А.В. Кулик, 2023