ИСТИНА

Данная работа посвящена исследованию до сих пор мало изученных явлений самовоздействия оптическийх разрядров (ОР) посредством ими же порождаемых гидро- и газодинамических потоков, таких как конвективные потоки вокруг непрерывных (НОР) и импульснопериодических (ИПОР) оптических разрядов, струйные течения, индуцируемые при импульсно-периодических оптических разрядах в газах и жидкостях, а также гидродинамические возмущения, возникающие вследствие возбуждения резонансных акустических колебаний при поддержании ИПОР в замкнутом разрядном объеме. Целью работы было исследование потоков, порождаемых ОР, и неустойчивостей ОР, вызываемых порождаемыми ими потоками. При проведении исследований в данной диссертации использовались следующие методы: 1. Использование лазеров различных типов, в том числе диодных непрерывных и импульсно-периодических лазеров, а также фемтосекундного импульснопериодического лазера для создания и поддержания НОР и ИПОР в инертных газах и жидкостях. 2. Применение НОР как метода создания широкополосного источника излучения высокой яркости для различных применений, в частности, создание и применение осветителя для шлирен-визуализаторов на его основе. 3. Теневой и шлирен методы визуализации течений нагретого газа и жидкости вокруг зон диссипации энергии ОР; метод скоростной шлирен-видеосъемки для регистрации динамического поведения газовых потоков. 4. Метод подсвечивания газовых пузырьков в жидкости лазерным листом – для визуализации структуры лазерно-индуцированных течений в жидкостях и оценки их скорости. 5. Аналитические и численные методы решения задач гидродинамики для построения аналитических и численных моделей конвективной неустойчивости НОР. 6. Методы волновой и многолучевой геометрической оптики для расчета положения и формы зон максимальной интенсивности лазерного излучения при точной фокусировке и фокусировке с астигматизмом. 7. Методы нелинейной оптики для оценки самофокусировки и дефокусировки излучения фемтосекундного лазера в жидкостях. В работе получены следующие новые результаты: 1. Реализована и отработана схема теневой визуализации с плазмой НОР в качестве непрерывного точечного источника излучения высокой яркости. 2. Предложен закон подобия, позволяющий получить оценку частоты регулярных колебаний НОР, вызванных неустойчивостью факела термогравитационной конвекции. Установлено, что он совпадает с законом подобия, известным из исследований пламен, пульсирующих в условиях преобладающего влияния сил плавучести, что указывает на сходную причину наблюдаемой неустойчивости. 3. Путем сравнения результатов математического моделирования конвективного факела от сосредоточенного источника тепла, эквивалентного НОР, с результатами экспериментов доказана гидродинамическая природа регулярной осцилляции НОР. 4. Впервые экспериментально получены квазистационарные направленные потоки газа из зоны ИПОР в сфокусированном луче фемтосекундного лазера; доказано, что интенсивность и направление газовых потоков определяется формой области диссипации энергии ИПОР; предложен способ управления направлением индуцируемых ИПОР газовых потоков за счет настройки оптики, фокусирующей лазерное излучение. 5. Впервые наблюдались направленные потоки в жидкостях под действием излучения фемтосекундного импульсно-периодического лазера; показано, что направление и форма наблюдаемых потоков зависит от формы области диссипации энергии, изменяющейся в зависимости от настройки фокусирующей оптики и степени самофокусировки излучения в жидкости; наряду с различиями, установлены общие черты поведения потоков, порождаемых ИПОР в жидкостях и газах высокого давления, которые могут указывать на сходные динамические механизмы генерации струйных течений. 6. Впервые проведено исследование самовоздействия ИПОР, возникающего вследствие возбуждения резонансных акустических колебаний в замкнутом разрядном объеме; установлено, что наряду с нарушением стабильности и повторяемости ИПОР акустические колебания могут приводить к стабилизации ИПОР с подавлением конвективных пульсаций. Успешно реализованная и отработанная схема теневой визуализации с плазмой НОР в качестве точечного источника излучения высокой яркости позволяет получать качественные теневые изображения при скоростной видеосъемке. Результаты проведенных исследований НОР и ИПОР в инертных газах высокого давления позволяют добиться высокой стабильности и повторяемости характеристик плазмы ОР и могут служить основой для повышения эффективности применения ОР, в частности, в широкополосных источниках излучения высокой яркости. Результаты проведенных исследований лазерно-индуцированных потоков в жидкостях могут использоваться в лазерных технологиях обработки или синтеза материалов с применением жидкостной среды, а также в оптомеханике.