Температура лазер-индуцированной кавитационной струи, возникающей на кончике оптоволокна, погруженного в жидкость
Российский научный фонд, № 22-19-00189-П.
Дац Е.П.1, Кулик А.В.1, Гузев М.А.1, Чудновский В.М.1
1Институт прикладной математики ДВО РАН, Владивосток, Россия

Email: datsep@gmail.com
Поступила в редакцию: 8 августа 2025 г.
В окончательной редакции: 25 ноября 2025 г.
Принята к печати: 26 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 5 марта 2026 г.
Экспериментально и численно исследована температура кавитационной струи, возникающей при лазерной кавитации на торце оптоволокна, погруженного в воду. Лазерный нагрев и вскипание воды с недогревом вызвано действием непрерывного лазерного излучения с длиной волны λ = 1.47 μm, распространяющегося по оптоволокну (термокавитация). При этом показано, что в паровую фазу переходит менее 4 % от объема всей перегретой жидкости. Оставшаяся часть перегретой воды, распределенная по поверхности парового пузырька, остывает в процессе его роста и схлопывания, а затем переходит в кавитационную струю. Температура струи при однократном акте роста-схлопывания пузырька достигает 60 oС, что может быть использовано в медицинских и технических приложениях. Ключевые слова: кавитационная струя, оптоволокно, лазерное излучение.
- S.A. Zhukov, S.Yu. Afanas'ev, S.B. Echmaev. Intern. J. Heat Mass Transfer, 46, 3411 (2003)
- V.M. Chudnovskii, A.A. Levin, V.I. Yusupov, M.A. Guzev, A.A. Chernov. Intern. J. Heat and Mass Transfer, 150, 119286 (2020). https://doi.org/ 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.119286 0017-9310
- M. Felix, A. Ellis. Appl. Phys. Lett., 1971 (19), 484 (1971)
- W. Lauterborn, H. Bolle. J. Fluid Mech., 1975 (72), 391 (1975). https://doi.org/10.1016/ j.ijheatmasstransfer.2019.119286 0017-9310
- R.V. Fursenko, V.M. Chudnovskii, S.S. Minaev, J. Okajima. Intern. J. Heat and Mass Transfer, 163, 120420 (2020). DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120420
- А.В. Кулик, С.Н. Мокрин, А.М. Краевский, С.С. Минаев, М.А. Гузев, В.М. Чудновский. Письма в ЖТФ, 48 (2), 20 (2022). DOI: 10.21883/PJTF.2022.02.51944.18949 [A.V. Kulik, S.N. Mokrin, A.M. Kraevskii, S.S. Minaev, M.A. Guzev, V.M. Chudnovskii. Tech. Phys. Lett., 48 (1), 60 (2022). DOI: 10.21883/TPL.2022.01.52472.18949]
- M. Koch, J.M. Rossello, C. Lechner, W. Lauterborn, R. Mettin. Fluids, 2022 (7), 2 (2022). DOI: 10.3390/fluids7010002
- E. Kadivar, T.-H. Phan, W.-G. Park, O. el Moctar. Phys. Fluids, 33, 113315 (2021). https://doi.org/10.1063/5.0070847
- F. Reuter, C.-D. Ohl. Appl. Phys. Lett., 118, 134103 (2021). DOI: 10.1063/5.0045705
- S. Gonzalez-Avila, F. Denner, C.-D. Ohl. Phys. Fluids, 33, 032118 (2021). DOI: 10.1063/5.0043822
- V.A. Kosyakov, R.V. Fursenko, V.M. Chudnovskii, S.S. Minaev. Intern. Commun. Heat and Mass Transfer, 148, 107053 (2023). https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2023.107053
- J.P. Padilla-Martinez, C. Berrospe-Rodriguez, G. Aguilar, J.C. Ramirez-San-Juan, R. Ramos-Garcia. Phys. Fluids, 26, 12 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4904718
- V.I. Yusupov. Russ. J. Phys. Chem., 13, 1245 (2019). https://doi.org/10.1134/S1990793119070297
- А.А. Чернов, М.А. Гузев, А.А. Пильник, Т.П. Адамова, А.А. Левин, В.М. Чудновский. Докл. РАН. Физика, технические науки, 501, 54 (2012). DOI: 10.31857/S2686740021060067
- T.G. Mayerhofer, S. Pahlow, J. Popp. Chem. Phys. Сhem., 21 (18), 2029 (2020). DOI: 10.1002/cphc.202000464
- R. Deng, Y. He, Y. Qin, Q. Chen, L. Chen. J. Remote Sensing, 16 (1), 192 (2012)
- Электронный ресурс. Engineering ToolBox (2001) [online] Available at: https://www.engineeringtoolbox.com [Accessed 01.12.2024]
- S.V. Patankar. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow (Hemisphere, Washington, DC, 1980)
- W.H. Lee. Pressure iteration scheme for two-phase flow modeling in Multiphase Transport Fundamentals, Reactor Safety, Applications, ed. by T. Veziroglu (Hemisphere Publishing, Washington, DC, 1980), p. 407-432
- J.U. Brackbill, D.B. Kothe, C. Zemach. J. Comput. Phys., 100, 335 (1992)
- Yu. Zhang, G. Li, G. Zhang, S. Ding. Appl. Thermal Eng., DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2023.120872
- V.I. Yusupov, A.N. Konovalov. Intern. J. Thermal Sci., 203, 109131 (2024). https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2024.109131