L'observation des jets d'eau dans les expériences et les schémas du mécanisme de formation des jets. Crédit :Junnosuke Okajima, Université du Tohoku
Lorsqu'une fibre optique est immergée dans un liquide, une température élevée, jet à grande vitesse est déchargé. Les chercheurs s'attendent à ce que cela soit appliqué à un traitement médical à l'avenir. Maintenant, une équipe de recherche de Russie et du Japon a approfondi ce phénomène et a révélé les raisons de la formation de jets.
Les lasers utilisant une fibre optique fine et combinés à un endoscope et un cathéter peuvent être facilement transportés dans les zones profondes du corps ou à l'intérieur des vaisseaux sanguins. Traditionnellement, les zones affectées ou les lésions sont éliminées en générant de la chaleur à l'intérieur des tissus par absorption laser, un processus connu sous le nom d'effet photothermique.
Encore, phénomènes hydrodynamiques, telles que la formation de microbulles ou la génération de jets à grande vitesse à partir de la fibre optique, montrer d'immenses promesses médicales.
Le processus de formation du jet se produit lorsque le laser est irradié dans l'eau, provoquant l'ébullition de l'eau et la formation d'une bulle de vapeur à l'extrémité de la fibre optique. La bulle de vapeur grossit jusqu'à ce que l'énergie laser absorbée dans le liquide soit consommée. En raison du liquide froid environnant, la condensation rétrécit soudainement la bulle de vapeur.
A l'aide d'une simulation numérique, Dr Junosuke Okajima de l'Institut des sciences des fluides de l'Université de Tohoku, avec ses collègues en Russie, a cherché à clarifier le mécanisme de formation des jets. Leur simulation a étudié la relation entre la déformation de la bulle et le champ d'écoulement induit.
Les résultats de simulation numérique de la déformation des bulles à l'extrémité de la fibre optique et du champ d'écoulement induit. Crédit :Roman Fursenko
L'observation des jets d'eau dans les expériences. Crédit :Junnosuke Okajima, Université du Tohoku
Quand la bulle rétrécit, le flux vers la pointe de la fibre optique est formé. Le flux déforme la bulle en une forme cylindrique. Cette déformation induit la collision de l'écoulement dans une direction radiale. Cette collision génère le jet vers l'avant. En raison de la collision et de la formation de jets, le vortex se forme à la pointe de la bulle déformée et il grossit.
"Nous avons trouvé que la vitesse du jet dépend de la relation entre la taille de la bulle de vapeur juste avant le rétrécissement et le rayon de la fibre, " a déclaré Okajima. " Nous allons continuer à développer cette étude et essayer de trouver la condition optimale qui maximise la vitesse et la température du jet, rendant les techniques chirurgicales au laser plus efficaces et plus sûres."
