Вышедшие номера
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.
  1. S.A. Zhukov, S.Yu. Afanas'ev, S.B. Echmaev. Intern. J. Heat Mass Transfer, 46, 3411 (2003)
  2. 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
  3. M. Felix, A. Ellis. Appl. Phys. Lett., 1971 (19), 484 (1971)
  4. W. Lauterborn, H. Bolle. J. Fluid Mech., 1975 (72), 391 (1975). https://doi.org/10.1016/ j.ijheatmasstransfer.2019.119286 0017-9310
  5. 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
  6. 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]
  7. M. Koch, J.M. Rossello, C. Lechner, W. Lauterborn, R. Mettin. Fluids, 2022 (7), 2 (2022). DOI: 10.3390/fluids7010002
  8. E. Kadivar, T.-H. Phan, W.-G. Park, O. el Moctar. Phys. Fluids, 33, 113315 (2021). https://doi.org/10.1063/5.0070847
  9. F. Reuter, C.-D. Ohl. Appl. Phys. Lett., 118, 134103 (2021). DOI: 10.1063/5.0045705
  10. S. Gonzalez-Avila, F. Denner, C.-D. Ohl. Phys. Fluids, 33, 032118 (2021). DOI: 10.1063/5.0043822
  11. 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
  12. 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
  13. V.I. Yusupov. Russ. J. Phys. Chem., 13, 1245 (2019). https://doi.org/10.1134/S1990793119070297
  14. 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
  15. T.G. Mayerhofer, S. Pahlow, J. Popp. Chem. Phys. Сhem., 21 (18), 2029 (2020). DOI: 10.1002/cphc.202000464
  16. R. Deng, Y. He, Y. Qin, Q. Chen, L. Chen. J. Remote Sensing, 16 (1), 192 (2012)
  17. Электронный ресурс. Engineering ToolBox (2001) [online] Available at: https://www.engineeringtoolbox.com [Accessed 01.12.2024]
  18. S.V. Patankar. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow (Hemisphere, Washington, DC, 1980)
  19. 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
  20. J.U. Brackbill, D.B. Kothe, C. Zemach. J. Comput. Phys., 100, 335 (1992)
  21. Yu. Zhang, G. Li, G. Zhang, S. Ding. Appl. Thermal Eng., DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2023.120872
  22. V.I. Yusupov, A.N. Konovalov. Intern. J. Thermal Sci., 203, 109131 (2024). https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2024.109131