261پ

Investigation of underwater acoustic waves generation from laser and water interaction

كارشناسي ارشد

فيزيك (اتمي و مولكولي)

دانشگاه پيام نور شيراز

1394

1394/6/31

عالي

147ص.

شاهميرزايي ، حسين

قرائتي ، عبدالرسول

123-129

Laser pulse, water, bubble, pressure, shock wave, acoustic

در اين پژوهش توليد صوت با استفاده از برهمكنش پالس‌هاي ليزر و مايعات بررسي شده است و در ابتدا سه مدل براي توصيف صوت حاصل از اين برهمكنش بيان گشته‌ است كه عبارت هستند از مدل شعاع تعادلي، مدل خوشه‌ي بحراني و مدل استوانه‌ي پلاسما. سپس فشارهاي صوت محاسبه شده از مدل‌هاي شعاع تعادلي و خوشه‌ي بحراني در نقطه‌اي مشخص به ازاي همگرا كردن پالسي با انرژي 10 ميلي ژول و مدت 6 نانو ثانيه با يكديگر و با نتايج آزمايشي مقايسه شد كه مشخص شد نتايج حاصل از مدل شعاع تعادلي به واقعيت نزديك‌تر مي‌باشد. همچنين نتايج حاصل از مدل‌هاي شعاع تعادلي و استوانه‌ي پلاسما براي رابطه‌ي تغييرات فشار با فاصله از محل فروشكست در حالت ميدان- دور به ازاي همان پالس با يكديگر و با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شد و مشخص گشت كه هر دو مدل مطابقت خوبي با نتايج آزمايشي دارند. همچنين در اين پژوهش يك چارچوب كلي براي طراحي مدل‌هايي كه بتواند صوت توليد شده از برهمكنش بين تپ‌هاي ليزر و مايعات را توصيف كنند معرفي شده ‌است و با استفاده از اين چارچوب و تركيب زيرمدل‌هاي مختلف آن تغييراتي در مدل شعاع تعادلي يا مدل ووگل انجام پذيرفت كه حاصل آن چهار الگوي جديد براي توصيف صوت ليزري بود كه عبارت بودند از مدل ووگل- ريلي، مدل ووگل- ميكسيس، مدل ووگل- گيلمور و مدل ووگل اصلاح شده. در اين الگوها از فرضيه‌ي كيركوود- بت براي بدست آوردن مشخصات صوت از مشخصات حباب، از روش ووگل براي جذب انرژي تپ ليزر و از يك معادله‌ي ديناميك حباب براي بدست آوردن مشخصات حباب استفاده شده‌است. در نهايت نيز نتايج مدل شعاع تعادلي و اين چهار مدل‌ براي شعاع و سرعت ديواه‌ي حباب و محل و فشار موج شوك حاصل از برهمكنش آب و تابش چهار نوع پالس ليزر (كه انرژي و طول آن‌ها عبارت بود از 6ns-10mJ ، 6ns-1mJ ، 30ps-1mJ و 30ps-50μJ ) با نتايج آزمايشگاهي و با يكديگر مقايسه شد و در اين مقايسه مشخص شد كه نتايج اين مدل‌ها مطابقت خوبي با نتايج آزمايشي‌دارد. همچنين مشخص شد كه مدل ووگل- ميكسيس كه در آن از معادله‌ي ديناميك حباب كلر- ميكسيس استفاده شده‌بود (با وجود نزديكي نتايجش به مدل‌هاي ديگر، مخصوصاً مدل شعاع تعادلي كه در آن از معادله‌ي گيلمور استفاده شده‌بود) بطور كلي نتايج بهتري براي توصيف توليد موج صوت و تشكيل حباب در برهمكنش تپ ليزر و آب بدست مي‌دهد خصوصاً به‌ازاي تپ‌هاي با طول بلندتر.

1395/3/1

32305