О термокапиллярной неустойчивости в глубоких металлических кавернах

Теоретически исследовано возникновение термокапиллярной неустойчивости на стенках парогазовой каверны, образующейся при глубоком проплавлении металлов мощным лазерным излучением. Установлены основные физические факторы, вызывающие неустойчивость, и получены количественные условия ее реализации. Аналитически определена кривая нейтральной (монотонной) устойчивости, связывающая критическое число Марангони (или интенсивность лазерного излучения) с параметрами волновых возмущений и свойствами среды. Обнаружено, что одновременный учет термокапиллярного эффекта и капиллярных возмущений свободной поверхности приводит к понижению порога устойчивости расплава относительно монотонных возмущений, особенно в области малых волновых чисел. Найденные оценки критических интенсивностей лазерного излучения находятся в интервале (3 – 6) · 10⁹ Вт/м², что примерно соответствует условиям лазерной обработки металлов в режиме глубокого проплавления.