Investigation of laser-induced bubble dynamics in water at high hydrostatic pressures

气泡 影象 最大气泡压力法 静水压力 半径 机械 激光器 材料科学 光学 流体静力平衡 液体气泡 空化 等离子体 物理 核物理学 量子力学 计算机科学 计算机安全
作者
Lizhong Ding,Jia Zhang,Ye Tian,Ying Liu,Yuan Lu,Wangquan Ye,Jinjia Guo,Ronger Zheng
出处
期刊:Optics Express [Optica Publishing Group]
卷期号:29 (26): 44105-44105 被引量:5
标识
DOI:10.1364/oe.444232
摘要

Hydrostatic pressure is a key factor that influences laser-induced bubble dynamics in water. In this work, we investigated laser-induced bubble dynamics at high hydrostatic pressures up to 53.2 MPa, by using a high-pressure chamber combined with the shadowgraph imaging technique. It was shown that at the atmosphere pressure, the bubble evolution agrees well with the Keller-Miksis model during the free expansion and collapse phase. As the ambient pressure increases, both the size and the oscillation period of the bubble decreases dramatically as a consequence of faster dynamics. The maximum bubble radius, as well as the collapse time, decrease nonlinearly with the increasing pressure; while the pressurization effect on bubble expansion before 100 ns is negligible due to the high internal bubble pressure in the early stage. Time-resolved plasma emission images were also taken with an ICCD camera to illustrate the plasma evolution at high hydrostatic pressures. It was demonstrated that at a high pressure above 40 MPa, the plasma can gain energy from the bubble collapse, while the bubble will lose its energy, which may lead to a shorter collapse time than that obtained from the numerical calculation. This work provides insight into laser-induced bubble dynamics and the plasma-bubble interaction at high hydrostatic pressures.

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