Эволюция возмущений сферической формы кавитационного пузырька при его взрывном коллапсе

Изучена степень роста малых отклонений от сферической формы кавитационного пузырька при его однократном сильном сжатии. В начале сжатия пары жидкости в полости пузырька находятся в состоянии насыщения. Отклонения от сферичности принимаются в виде сферических гармоник степени $n=2,3,\dots$. Движение пара в пузырьке и окружающей жидкости представляется как суперпозиция сферической составляющей и ее несферического возмущения. Сферическая составляющая движения пара и жидкости описывается уравнениями газовой динамики, так как в финальной высокоскоростной стадии сжатия в пузырьке могут возникать ударные волны, становится существенной сжимаемость жидкости. При этом учитываются нестационарная теплопроводность пара и жидкости, неравновесность испарения и конденсации на межфазной поверхности. Применяются реалистичные широкодиапазонные уравнения состояния. При описании несферической составляющей движения учитывается влияние вязкости жидкости, поверхностного натяжения, плотности пара в пузырьке, неоднородности его давления. Коллапс кавитационного пузырька в воде и ацетоне рассматривается при давлении жидкости $p_\infty$, начальном радиусе пузырька $R_0$, температуре жидкости $T_0$, изменяющихся в диапазонах $250\leq R_0\leq1000$ мкм, $1\leq p_\infty\leq50$ бар, $20\leq T_0\leq40\,^\circ$ С у воды и $0\leq T_0\leq20\,^\circ$ С у ацетона. В частности, установлено, что при $R_0=500$ мкм, $p_\infty\leq50$ бар, $T_0=20\,^\circ$ С у воды и $T_0=0\,^\circ$ С у ацетона амплитуда малой несферичности пузырька в виде отдельных сферических гармоник может возрастать при сжатии в воде до 2000 раз, в ацетоне до 150 раз. Исследована зависимость роста несферичности от ряда важных в этом отношении факторов, таких как начальный радиус пузырька, давление жидкости, вязкость жидкости, испарение и конденсация на поверхности пузырька, наличие пара в пузырьке, теплопроводность в паре и жидкости и т.д.