Григорьев С.Ю. Семинар теоротдела 23 марта 2023 г.

Название: Фрагментация капель олова под воздействием ультракороткого лазерного импульса Докладчик(и): Григорьев С.Ю. (ВНИИА им. Н.Л. Духова) Авторы: Григорьев С.Ю., Жаховский В.В., Дьячков С.А., Лакатош Б.В., Кривокорытов М.С., Медведев В.В. Аннотация: Проведено экспериментальное исследование расширения и фрагментации капель из олова под воздействием ультракороткого лазерного импульса. Обнаружены особенности фрагментации капель в зависимости от интенсивности и поляризации лазерного излучения. Проведенные эксперименты демонстрируют, во-первых, симметричное или асимметричное расширение капли в зависимости от интенсивности лазерного импульса. Во-вторых, при облучении линейно-поляризованным светом могут формироваться крестообразные струи, ориентированные согласно вектору напряженности электромагнитного поля. Для интерпретации экспериментальных результатов выполнено гидродинамическое моделирование с использованием метода сглаженных частиц, а также молекулярно-динамическое моделирование. Показано, что практически мгновенное поглощение лазерного излучения приводит к формированию мощной ударной волны и следующей за ней волны растяжения, которые распространяются с фронтальной поверхности капли к ее тыльной поверхности. Схождение таких волн к центру капли сопровождается формированием кавитационного пузыря, рост которого приводит к симметричному расширению капли. Отражение ударной волны от тыльной поверхности может приводить к отколу, в результате которого образуется тонкий слой жидкости, движущийся в направлении распространения лазерного луча. В случае возникновения откола расширение капли принимает асимметричный характер. Сравнение скорости расширения капли, полученное в расчетах, хорошо согласуется с экспериментальными результатами. Показано, что формирование крестообразных структур в случае облучения линейно-поляризованным лазерным импульсом определяется особенностями поглощения лазерного излучения: происходит асимметричный прогрев тонкого приповерхностного слоя капли. Такой асимметричный прогрев вызывает течение на фронтальной поверхности, который способствует формированию двух расходящихся струй, перпендикулярных вектору напряженности поля. На тыльной поверхности индуцируется течение, которое способствует образованию двух расходящихся струй, параллельных вектору напряженности. В результате, формируется крестообразная структура, подобная той, что наблюдается в эксперименте.