Лазер усилиями томских политехов управляет вихрями в жидкости

Ученые ТПУ (член Национальной ассоциации участников рынка робототехники) и Института теплофизики СО РАН выяснили, как модулированный лазерный нагрев меняет конвекцию.

Обычно в тонком слое возникают два крупных вихря, плохо перемешивающих жидкость. Если модулировать мощность лазера с частотой, близкой к гидродинамической, вихри теряют устойчивость и дробятся на мелкие. Это улучшает смешивание и распределение тепла.

Опыты ставили с водой, маслом и спиртом в кюветах из стекла, пластика и меди. Движение отслеживали методом PIV с частицами диоксида титана.

Для воды толщиной 2 мм перестройка происходила при 0,05 Гц, скорость конвекции — 0,75-0,9 мм/с. Пластик гасит колебания сильнее меди. Критическая частота для масла — 2,5 Гц, для спирта — 12 Гц. Подход поможет улучшить нанопокрытия, микрореакторы, охлаждение микроэлектроники и теплообмен.