Dinámica de una burbuja de cavitación láser

Se analizó numéricamente la dinámica de una burbuja de cavitación láser desde su formación hasta el momento de máxima expansión y posterior compresión. Se identificaron dos etapas en la evolución de la burbuja, cada una gobernada por fenómenos físicos distintos. Durante la primera etapa, un láse...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Chehade, Pablo N.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2023
Materias:
Interacción de la radiación con la materia
Thermodynamics
Termodinámica
Laser cavities
Cavidades de láser
[Numerical study
Estudio numérico
High power laser
Láser de alta potencia
Electrostatic
Electroestática]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1237/1/1Chehade.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description Se analizó numéricamente la dinámica de una burbuja de cavitación láser desde su formación hasta el momento de máxima expansión y posterior compresión. Se identificaron dos etapas en la evolución de la burbuja, cada una gobernada por fenómenos físicos distintos. Durante la primera etapa, un láser de alta potencia incide en un medio líquido, generando una burbuja de cavitación. Luego, esta burbuja se expande hasta un radio máximo. Este proceso es de origen electrostático, termodinámico y fluidodinámico. En la actualidad existe un modelo que describe fenomenológicamente esta etapa. En este trabajo se ha formalizado y cuantificado el modelo con el objetivo de capturar efectos importantes, como la relación entre el radio máximo de la burbuja y la potencia del láser incidente. Ambos modelos presuponen la existencia de microburbujas de gas estables en el medio líquido. La segunda etapa involucra la compresión de la burbuja hasta un radio mínimo. Este proceso es de origen termodinámico y fluidodinámico. Se desarrolló e implementó el modelo que explica esta dinámica, considerando una amplia variedad de efectos físicos. Este modelo se compone de un conjunto de ecuaciones diferenciales acopladas que conforman un problema de tipo stiff. Se exploraron diversos métodos numéricos y técnicas de resolución computacionales. Se obtuvo la evolución del radio de la burbuja, la presión, la temperatura y la concentración de distintas especies químicas bajo condiciones iniciales especificas. Luego, con el objetivo de validar el código, se compararon los resultados con los obtenidos mediante una implementación previa realizada y experimentalmente validada en el Laboratorio de Cavitación y Biotecnología. Adicionalmente, se investigó la posibilidad de que ocurran reacciones nucleares D-D en el momento de máxima compresión de la burbuja, instante en el que se forma un plasma con valores relativamente altos de densidad y temperatura.
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